白腐真菌P450酶对双酚A类的降解及计算机分子模拟研究

Bisphenol A compounds (BPAs), which was raw material of the synthesis of plastics, cause serious problems of environmental pollution and health hazard for organism.it is an important problem to solve the livelihood of the people for how to reduce the harm, by what kind of method to degrade the pollutants, and put it into non hazardous or less harmful compounds. This study intends to select bisphenol A and their analogues as the research object. Phanerochaete chrysosporium of the pattern of white-rot fungi is a model organism with the most prominent degradation ability and the most in-depth research. It will be investigated: ① The combining ability and mechanism between BPAs and white rot fungi P450 enzymes will be simulated by molecular docking and molecular dynamics simulation methods, and find the highest binding force of enzyme; ② Degradation and degradation products of the optimized expression conditions of P450 enzyme on BPAs ; ③ Using the molecular space structure information, quantum chemical descriptors and Topology descriptors to characterize the molecular structure of BPAs, quantitative structure-activity relationship is established between the molecular structure and degradation rate. The useful information of P450 enzyme on the degradation of BPAs is obtained through the combination of computer simulation and experiment. The results provide a theoretical basis and experimental techniques for the degradation of BPAs in water environment.

双酚A类化合物（BPAs）作为塑料等的合成原料造成的环境污染问题及对生物体造成的健康危害问题已非常突出，如何降低这种危害，通过什么样的方法来降解这类污染物，从而把它转化为无危害或者危害小的化合物，已经是一个关乎民生的急待解决的重要难题。本研究拟选取BPA及其类似物为研究对象，以降解能力最突出、相关研究最深入的白腐真菌的模式菌黄孢原毛平革菌为模式生物，开展研究：①用分子对接及分子动力学方法模拟白腐真菌P450酶与BPAs的作用模式及机制，寻找最具结合力的酶；② 最佳表达条件下P450酶对BPAs的降解及降解产物分析；③采用分子空间结构信息或量子化学描述符、拓扑描述符等表征BPAs分子结构，建立分子结构与降解率之间的定量构效关系。通过计算机模拟和试验相结合，得到P450酶对BPAs降解的有用信息，为水环境中BPAs的降解提供理论基础和实验技术。

双酚 A 类化合物（BPAs）作为塑料等的合成原料造成的环境污染问题及对生物体造成的健康危害问题已非常突出，如何降低这种危害，通过什么样的方法来降解这类污染物，从而把它转化为无危害或者危害小的化合物，是一个急待解决的重要难题。课题组选取 BPA 及其类似物（BPAs）为研究对象，以白腐真菌为模式生物，首先采用分子对接及分子动力学方法模拟白腐真菌中P450 酶、木质素过氧化物酶和漆酶与BPAs 的相互作用模式及机制，结果表明这三种酶与BPAs的结合能均小于零，即计算机模拟发现这三种酶均能催化降解BPAs。然后通过正交试验设计方法得到白腐真菌最佳培养条件，在最佳培养条件下批量培养白腐真菌并提取白腐真菌粗酶液，以此粗酶液对 BPAs 进行降解，通过响应面分析方法得到粗酶液降解BPAs的最佳pH、温度、时间等条件，建立了白腐真菌粗酶液降解BPAs的最佳工艺条件。最后对白腐真菌降解BPAs的降解产物进行检测分析并推导了BPAs的可能转化机理，研究发现BPAs的转化均是从连接两个羟基苯的异丙基处开始的，中间产物均有甲苯。课题取得研究成果已发表论文10篇（不含正在修改的1篇、已投稿的1篇和准备投稿的1篇），其中SCI收录5篇，中文核心4篇。申请专利7项（授权1项）。培育取得硕士学位的研究生4人。指导本科生获“第三届全国大学生生命科学创新创业大赛”获得优秀成果奖（创新）三等奖2项，获“广西高校化学化工类论文与设计竞赛”一等奖1项。