基于噬菌体随机肽库研制新型酿酒酵母表面吸附剂

Nowadays, peoples are concerned about high-efficiency, economic, convenient and environmental heavy metal bioremediation technology. In the research, new type cell surface biosorbent was prepared using cadmium (Cd)-binding peptides with high binding force and specificity which was selected from random phage-displayed peptide library and displayed on Saccharomyces cerevisiae. Surface absorption character of Cd2+ with Cd2+-binding peptide and change of energy and structure of functional group were analyzed with Infra-red sepectrometry, X-Ray Photoelectron Spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy. Static and dynamic stimulation absorption of immobilized cell will be analyzed to optimize absorption ability and increase efficiency. Furthermore, character of reaction kinetics and thermodynamics will be studied to show principle of bioabsorption. The study would offer theory basis and technology reference for the industrial application of new type biosorbent on waste water of Cd2+ and has important significance to relieve heavy metal pollution and improve the environment.

寻求高效、经济、方便、环保的重金属污染水体修复技术是当前社会各界普遍关注的热点问题。本研究以镉鳌合酶连条为靶标，从噬菌体随机肽库中筛选具有强结合力和高特异性的镉金属结合肽，将其展示于酿酒酵母菌体表面，制备新型镉离子结合肽细胞表面吸附剂。通过扫描、透射电镜、X射线电子能谱和红外光谱法分析结合肽在细胞表面吸附镉离子的表征，研究其官能团与镉离子结合后能量和结构变化。研究固定化后的细胞吸附剂的静态及动态模拟吸附行为，优化吸附过程，提高吸附效率，并对镉离子吸附反应动力学和热力学特性作进一步探讨，揭示生物吸附的机理。这将为开发新型吸附剂在含镉废水处理的工业化应用提供理论依据和技术参考，对于缓解重金属污染和改善生态环境具有重要意义。

重金属镉的污染问题是困扰科研工作者的严重问题。与传统重金属污染治理的方式相比，生物修复方式更为有效、方便、节约。然而，单纯地利用微生物修复的方式往往满足不了整治环境中重金属的要求。于是，我们利用生物展示肽库与酿酒酵母细胞表面的展示技术结合建立新型的细胞表面吸附剂。.研究中将镉离子螯合树脂作为靶分子，进行噬菌体十二肽库的筛选实验，最终得到与该重金属离子具有亲和能力的短肽。对这些噬菌体克隆进行序列测定与分析，最终选择四条金属结合肽。然后以pYD1质粒作为载体，将镉离子结合肽运用醋酸锂热激转化法转入酿酒酵母菌中。吸附效率测定结果表明，加入相同质量镉时，工程菌的吸附量优于对照菌EBY100，其中插入序列3的酿酒酵母对镉金属吸附效率最高，比对照菌的吸附率提高35%。运用海藻酸钠对重组菌进行固定化。固定化条件研究实验结果表明，当氯化钙浓度2%，海藻酸钠浓度为3%，温度为25℃时，固定化菌的吸附性能最为优异。在固定化菌的吸附性性能测定实验中发现重组菌较对照菌株的吸附效率有很大提升可达55.7%。使得这一新型细胞表面吸附剂重金属废水处理中具有广阔的应用前景。