海洋真菌邻苯二甲酸酯降解过程中酯酶的底物特异性研究

塑料产品给我们的生活带来便利的同时也带来了严重的环境污染问题。邻苯二甲酸酯（PAEs）作为塑料产品中的增塑剂已被鉴定为具有内分泌干扰毒性。随着塑料工业的发展，这类物质对我们的海洋生态环境造成巨大的威胁。海洋微生物已证明具有PAEs降解的潜力，但目前的研究主要集中在海洋细菌。海洋真菌对PAEs的降解报道非常少见。在前期的研究中，我们从红树林底质中分离到两株PAEs降解真菌，并发现菌株对于不同同分异构体的邻苯二甲酸二甲酯和单甲酯上的酯键的水解能力上有很大差异，体现了底物降解的高度选择性。但是这种选择性是由单个酯酶的高度底物特异性引起的，还是有多个酯酶参加到不同酯键的水解上，还不清楚。因此，本项研究拟对这两株海洋真菌所产的PAEs降解酯酶进行分离纯化与基因克隆表达，从蛋白水平和基因水平上解释海洋真菌菌株对PAEs降解的底物选择性。其研究结果有助于加深我们对海洋真菌PAEs降解的相关机制的认识。

邻苯二甲酸酯(PAEs)作为塑料产品中的增塑剂已被证实具有内分泌干扰毒性。随着塑料工业的发展，这类物质在海洋环境中被广泛检测到并对海洋生态环境造成巨大威胁。微生物降解被认为是清除海洋环境中PAEs污染的主要途径。但目前海洋环境中PAEs微生物降解的研究主要集中在细菌，而有关海洋真菌对PAEs降解的研究还少见报道。我们从红树林沉积物中分离到2株PAEs的降解真菌Fusarium sp. DMT-5-3与Trichosporon sp. DMI-5-1。这两株海洋真菌对于不同同分异构体的邻苯二甲酸二甲酯（DMPEs）、单甲酯（MMPEs）的水解能力有很大的差异。两个菌株都能水解对苯二甲酸二甲酯（DMT）苯环上的2个酯键，将其转化为对苯二甲酸。而对于间苯二甲酸二甲酯（DMI），都只能水解苯环上间位的一个酯键，将其转化为间苯二甲酸单甲酯，而不能继续水解单甲酯。对于邻苯二甲酸二甲酯（DMP），Trichosporon sp. DMI-5-1能水解苯环上邻位的两个酯键中的一个，将其转化为单甲酯，而Fusarium sp. DMT-5-3对苯环上的两个酯键都没有水解能力。这些研究结果表明两株海洋真菌对于DMPEs与MMPEs苯环上的酯键的水解具有很高的底物特异性，而这种特异性与催化酯酶的底物选择性有关。我们进一步利用DMI与DMT为底物分别诱导Fusarium sp. DMT-5-3产酶并纯化获得2个胞内酯酶蛋白。分子特征分析显示这两个酯酶蛋白都为二聚体，DMI酯酶分子量为76 kDa，而DMT酯酶的分子量为84 kDa，分子量差别不大。两个酯酶蛋白的酶学特性（温度、pH、金属离子对酶活影响等）高度相似，但其对底物水解的选择性有很大差异。DMT酯酶只对其诱导底物DMT有水解能力，而对DMPEs与MMPEs的其它同分异构体均无水解能力。DMI酯酶除了能水解其诱导底物DMI之外，还对DMT有水解能力。这一结果表明海洋真菌对于不同同分异构体的DMPEs、MMPEs的水解能力的差异，不是由单个酯酶引起的，而是有多个酯酶参与到苯环上不同酯键的水解当中。本项研究增进了对海洋真菌PAEs降解酯酶催化特征的研究，推动了对海洋真菌PAEs降解相关机制的认识。