各种环境中重金属的污染已经严重威胁人类的健康。许多重金属元素如汞、砷、镉、铅、铬等通常对生物有较高毒性，甚至某些生物所必需的痕量元素铜、锌、镍等在较高浓度时也能对生物体产生明显的毒性效应。这些重金属元素可与蛋白质结合引起其活性丧失或结构破坏，取代某些必需微量元素从而导致营养缺乏，以及诱导自由基或活性氧的生成。研究发现，在多种微生物、动物和植物细胞内普遍存在对金属离子具有亲和能力的多肽，称为金属结合肽。目前在国内外，有许多关于金属结合多肽（蛋白质）的研究报道，但主要是集中在自然界原有的多肽（蛋白），如植物络合素（PCs）和金属硫蛋白（MTs），而关于金属结合多肽的专门报道则相对较少。针对重金属污染的生物修复技术，因其特有的优势，越来越受到重视，其中一个重要的研究领域是利用金属离子和金属结合蛋白（肽）之间存在的强亲和力特性进行的生物修复研究。本论文利用噬菌体展示技术，从噬菌体随机十二肽库中筛选对重金属Ni²⁺具有强亲和能力的多肽。扩增噬菌体十二肽库，将扩增噬菌体加入到结合有金属Ni²⁺的树脂中，通过噬菌体和树脂的结合、1％TBST的洗涤和200mM咪唑溶液的洗脱等步骤进行筛选。经过六轮的筛选，成功地从噬菌体十二肽库中筛选和富集到对重金属离子Ni²⁺结合能力的十二肽。随机从第五轮和第六轮筛选物中挑选了多个噬菌体克隆，经过扩增、单链DNA的制备和DNA测序，确定相应的氨基酸组成。经过分析比较，发现筛选得到的4条十二肽氨基酸序列均含有4-5个His，表明多肽中His含量和Ni²⁺结合能力的强弱有一定的关系。通过实验确定所获得的金属结合肽对不同金属的亲和能力和专一性，以及展示有金属肽的噬菌体对重金属离子具耐受和降毒作用。采用噬菌体展示筛选技术，金属抑菌实验和结合金属多肽克隆重金属螯合树脂的形态观察，测定重金属螯合树脂(Ni²⁺，Cd²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Co²⁺)对展示有Ni²⁺金属多肽的噬菌体克隆的亲和能力（或专一性）。经分析比较，可以确定制备的金属螯合树脂可用于金属结合肽的亲和力的测定；获得的十二多肽对其它金属也有作用；Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺金属离子比Cd²⁺、Cr²⁺等金属离子对Ni²⁺金属结合多肽的亲和力要高；多肽中His的含量与Ni²⁺结合能力的强弱有关；展示金属结合多肽的噬菌体对重金属离子Ni²⁺具有一定的耐受和降毒作用；同时，树脂螯合金属结合多肽后对树脂粘性有影响。高效或专一的金属结合肽的获得对于研究金属-多肽相互作用以及环境重金属修复等均具有重要意义。本论文同时对基于金属结合蛋白的细菌构象型随机展示肽库的构建进行了初步的探讨。考虑目前从噬菌体随机肽库中筛选获得的金属结合肽未发现含有Cys等重要氨基酸，而从MTs、锌指结构等已知金属结合蛋白（多肽）中我们早已了解Cys在金属结合中的重要作用。本论文首次提出利用C2H2型锌指结构骨架模型，初步完成了寡核苷酸随机肽库的DNA设计、合成、细菌质粒空载体pLBB9的制备等工作，设想将锌指片段插入载体构建重组质粒而在细菌表面展示，目的是插入的目的序列在外膜蛋白LamB中展示，从而构建锌指蛋白基本骨架结构的细菌肽库，实现细菌随机肽库筛选与细菌表面展示的同步进行。并且，期望通过骨架随机肽库的筛选，获得Cys—His的结合肽序列，为更好的了解锌指蛋白中多肽与高效结合的重金属的作用机制以及金属结合肽—金属离子的相互作用研究，提供理论基础。