[发明专利]藻毒素降解酶及复合材料与应用

说明书

本发明涉及生物、农渔业和环境保护领域，公开了一种藻毒素降解酶及复合材料与应用，本发明公开了一种(a)或(b)所示的藻毒素降解酶：(a)由SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3或SEQ ID NO：4所示的氨基酸序列组成的藻毒素降解酶；(b)SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3或SEQ ID NO：4所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQID NO：2、SEQ ID NO：3或SEQ ID NO：4的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。本发明改造后藻毒素降解酶的产量和酶降解藻毒素的活性比改造前的野生型藻毒素降解酶高，且产量和酶活性均得到提高，0℃时半衰期也较长。

技术领域

本发明涉及生物、农渔业和环境保护领域，具体地，涉及一种藻毒素降解酶及复合材料与应用。

背景技术

近几十年来水资源富营养化程度日益严重，加之气候变暖，蓝藻水华在发生频率、强度和持续时间等方面不断加大、增强，导致世界范围内水质受损严重，各地不断大规模爆发蓝藻水华事件。更糟糕的是，蓝藻水华，尤其是有害微囊藻水华(Harmful MicrocystisBlooms,HMBs)，产生的微囊藻毒素(Microcystins,MCs)会导致动物和人类致癌甚至死亡(Huisman等，Nat.Rev.Microbiol.2018,16,471-483；Xiao等，Biol.Rev.2018,93,1399-1420)。HMBs和MCs直接影响周边地区生活用水和工业用水，严重破坏生态系统，给农业、渔业生产和旅游业发展带来巨大的经济损失，也给公众健康带来极大隐患。因此，减少蓝藻水华和降解藻毒素以保护水环境并维持其可用性迫在眉睫。

常用抑制或杀灭蓝藻的方法有：(1)物理法，如换水、人工打捞、紫外辐射等；(2)化学杀藻剂法，如以硫酸铜为代表的重金属化合物类杀藻剂，以高锰酸钾、过氧化物为代表的强氧化剂类杀藻剂，以敌草隆等为代表的除草剂类杀藻剂。以上方法没有考虑去除水体中藻毒素的问题。细菌、链霉菌等生物法降解藻毒素具有一定的吸引力，但降解藻毒素效率低，同时可能向水体中分泌未知的有毒物质或成为新的生态危害，具有潜在的风险。因此，开发一种安全有效的去除MCs和HMBs的方法仍然是一个重大挑战。

目前已经从富营养化湖泊和水库中鉴定出一些能有效降解藻毒素的天然菌株，但其降解效率相对较低，在藻毒素水平较高的水体中应用潜力有限。生物酶法降解藻毒素因具有专一、高效且不会产生有毒物质等特点而备受关注(Dexter,et al.Water Research,2021,189,116646)。研究发现藻毒素降解酶(Microcystinase,MlrA)不仅可以将环状高毒的MCs降解为低毒或无毒的线状MCs，而且还可抑制或杀灭蓝藻，达到杀藻和解毒双重功效，有望实现MCs和HMBs的综合治理(Liu et al.,Environ.Sci.Techol.,2020,54,8811)。但野生型的游离酶MlrA的应用仍存在产量及活性较低、易失活或变性、稳定性差等问题。