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孔雀石绿被认为是最难降解的三苯甲烷染料之一,具有致畸和致癌作用。孔雀石绿价格低廉而且是鱼类水霉病和寄生虫感染的特效药,在水产养殖当中经常被违规使用。孔雀石绿对水体环境和水生物具有严重的污染作用,因此急需寻找有效的降解水体中孔雀石绿的方法。芽孢杆菌来源的CotA漆酶已经被证实对众多染料具有很好的脱色降解效果。同时CotA漆酶又是一种绿色的天然催化剂,具有良好的工业应用前景。本实验室前期筛选获得一个嗜热耐碱CotA漆酶(Bacillus pumilus W3 CotA漆酶),并成功将该CotA漆酶克隆到大肠杆菌中实现了异源表达。然而野生型CotA漆酶的催化活性偏低,并且大肠杆菌胞内表达重组酶不利于工业化生产。本研究通过定点突变提高了CotA漆酶对底物2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的催化效率,筛选出了对ABTS催化活性提高了4.13倍的CotA漆酶突变体S208G/F227A(SF)。CotA漆酶突变体SF能够耐受酸性和碱性环境,对大多数有机溶剂和金属离子具有较好的耐受性。CotA漆酶SF属于嗜热酶,对多种染料(甲基红、甲基蓝、酸性蓝129、孔雀石绿)都有较好的脱色性能。为更有利于工业化生产CotA漆酶SF,本实验构建了CotA漆酶SF和磷脂酶C的共表达菌株pRSF-SF-PLC。通过在大肠杆菌中共表达磷脂酶C造成非特异性渗漏实现了CotA漆酶SF在大肠杆菌中的胞外表达。将分泌表达菌株pRSF-SF-PLC在LB培养基中培养至OD600≈0.6时进行诱导,诱导时加入0.4 mmol·L-1 IPTG、0.5 mmol·L-1 Cu2+和10 g·L-1甘氨酸,在15°C条件下诱导24 h获得最高胞外CotA漆酶SF酶活1257.22 U·L-1。CotA漆酶突变体SF在酸性和碱性条件下都能脱色孔雀石绿,其中在pH 7.0条件下脱色孔雀石绿效果最好,25°C脱色反应1 h后脱色率可达90%以上。抑菌实验和大蒜根尖细胞微核实验的结果表明,CotA漆酶突变体SF脱色后的孔雀石绿溶液毒性降低。利用HPLC-MS研究CotA漆酶突变体SF对孔雀石绿的脱色降解机制,显示孔雀石绿首先在CotA漆酶催化下中心区域的碳-碳键发生断裂,并伴随多次去甲基作用后最终被降解成4-氨基二苯甲酮和4-氨基苯酚。