TET-Yeasate:一种基于工程酵母全细胞裂解物的高性能四环素降解方法

【作者】 贺骞； 林卓宇； 刘雅红； 任昊； 孙坚；

【机构】 华南农业大学兽医学院；

【摘要】 [目的]当前,全球养殖业的迅速发展,与此同时畜牧临床上抗生素的使用量也在迅速增加[1]。抗生素的大量消费导致生态水环境中抗生素的严重残留,其中四环素残留问题尤为突出[2]。此前发现四环素降解酶Tet（X）对四环素具有良好的降解效果[3],由于生产成本高和原位降解效率低等问题,本研究在前期研究的基础上构建TET-Yeasate实现了无外源辅酶NADPH补充的降解,降低生产与应用成本的同时提高原位降解效率。[方法]在本研究中,经密码子优化后的tet（X4）导入到组成型胞内表达载体上,通过工程酵母重设计构建了一株胞内产四环素降解酶Tet（X）的工程酵母GS115/pTEF1-opt（X4）,通过均质化发酵后的菌株建立TET-Yeasate系统。[结果] TET-Yeasate经优化,冻干后,利用TET-Yeasate内源性NADPH、Mg²⁺和外源性降解酶Tet（X）对自来水、湖水及养殖污水等不同水体环境中四环素实现高效原位消除。其中,TET-Yeasate可在15 min内降解养殖污水中87.25±11.86%的四环素。且TET-Yeasate冻干粉具有良好的稳定性,在常温、4℃、-20℃、-80℃中储存14天后降解效率无明显降低。此外,评估温度,pH,以及离子强度等环境因素对TET-Yeasate冻干粉降解效率的影响。研究发现TET-Yeasate冻干粉在酸性（pH=5）和碱性（pH=11）条件下的降解效率无明显差异,均在85.69%以上。低温环境（17℃）和高温（47℃）环境下TET-Yeasate冻干粉的降解效率也都高于89.67%。然而,养殖污水中离子强度对TET-Yeasate冻干粉降解效率有一定影响,高浓度的Na+（100 mM）使降解效率下降到32.24%。同时,生物风险评估结果表明TET-Yeasate中耐药基因发生自然转化和接合转移的风险低。最后,根据UPLC-Q-TOF-MS结果推测四环素降解的潜在产物和途径,并通过斑马鱼急性毒性实验证实降解产物的安全性较高。[结论]综上所述,本研究构建的TET-Yeasate体系解决了补充外源性NADPH以及原位降解效率低的难题,且具有良好的稳定性和安全性,便于储存、运输和应用,具有潜在应用价值。更多还原