根癌土壤杆菌尼古丁降解代谢的生理基础研究

尼古丁因能引起人们对烟草的强烈依赖和具有很强的毒性成为当今关注的热点。我国是全球最大的烟草生产和消费国，每年有大量烟叶因尼古丁含量过高而积累，同时还产生了大量以尼古丁为主的"危险的有毒废物"，严重威胁着人类生存健康。随着《烟草控制框架公约》的实施，开发烟草及尼古丁的用途刻不容缓。申请人已筛选获得一株以尼古丁为唯一碳氮源生长的高效降解菌根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumerficience）S33，代谢途径研究初步结果显示它具有较特殊的途径，前几步与吡啶途径相似，而后几步与吡咯途径相似。本申请项目拟以该菌株为研究对象，继续鉴定尼古丁降解的其它产物，以无细胞体系重建关键酶促反应，绘制其完整途径；通过PCR或筛选基因文库等方法克隆相关基因，经异源表达研究其特性，阐明其降解尼古丁特殊途径的分子机理。该研究可为烟草废物资源化利用、生物修复及尼古丁生物转化提供重要理论依据。

尼古丁因能引起人们对烟草的强烈依赖和具有很强的毒性成为当今关注的热点。本课题对一株以尼古丁为唯一碳氮源生长的高效降解菌根癌土壤杆菌S33展开研究，鉴定了尼古丁的降解产物，以无细胞体系重建关键酶促反应，绘制了其完整的代谢途径，结果显示它具有一种新的较特殊的“融合”途径，前几步与吡啶途径相似，而后几步与吡咯烷途径相似；纯化了尼古丁降解的2个关键酶尼古丁脱氢酶和6-羟基琥珀酰吡啶羟化酶，测定了S33基因组序列，利用酶亚基的N末端序列鉴定了相应的编码基因，经异源表达研究了其特性，并鉴定了催化功能，初步阐明了S33降解尼古丁特殊途径的机理。这是首次在国际上实验证明这种“融合途径”的存在，该研究可为烟草废物资源化利用、生物修复及尼古丁生物转化提供重要理论依据。