[发明专利]一种锑选择性SxArsR蛋白及其构建的锑污染监测全细胞微生物传感器

说明书

本发明公开了一种锑选择性SxArsR蛋白及其构建的锑污染监测全细胞微生物传感器。所述的锑选择性SxArsR蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。本发明从Sphingobium xenophagum C1中克隆出一个锑选择性SxArsR蛋白，其能特异性识别三氧化二锑，将其融合荧光素酶以后分别转化入底盘细胞Sphingobium xenophagum C1和Escherichia coli DH5α，在细菌细胞质表达融合蛋白，制成全细胞微生物传感器，其对三氧化二锑具有特异性的响应，在重金属锑污染物的监测方面具有明显的优势，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种锑选择性SxArsR蛋白及其在重金属锑污染监测全细胞微生物传感器构建中的应用。

背景技术

锑是一种有毒的类金属元素，在元素周期表中位于砷之下，与砷具有相似的化学与毒理学特性。锑在自然界中主要以三氧化二锑(Sb₂O₃)和三硫化锑的形式存在，是世界上开采量第九大的工业金属。Sb₂O₃是商业上最重要的加工锑，占各种消费品制造用的总锑的80％。Sb₂O₃被广泛用作阻燃剂的增效剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯生产的催化剂、玻璃器皿和陶瓷的添加剂、油漆中的颜料、半导体和铅蓄电池的材料等。在工业废水排放、塑料和电子废弃物处理和回收以及采矿和冶炼的粉尘排放过程中，大量的Sb₂O₃被释放到环境中。广泛的工业应用和日益加速的人类活动导致了环境中Sb₂O₃污染物的大量积累。

目前对环境中锑污染的测定方法主要有化学法。化学方法大部分是可靠的并具有良好的灵敏度和重现性。然而，它们在基础设施和仪器方面很昂贵，需要训练有素的工作人员和耗时的样品制备过程，这在某些地方是负担不起的。利用目标物响应调节机制(识别单元)来控制报告基因表达(信号转换器)的全细胞生物传感器对于环境污染物的原位监测是一种很有吸引力的选择，而且还可以提供更多诸如生物可利用性毒性等方面的生物学相关信息。

由亚砷酸盐和砷酸盐引起的砷污染地下水影响着世界各地许多人的饮用水和生活用水安全。虽然亚砷酸盐已经进行了大量的研究，基于亚砷酸盐的识别元件(arsRDABC操纵子编码的ArsR蛋白)构建的全细胞生物传感器已成功应用于现场测试。但是关于Sb₂O₃的生物识别元件及其在全细胞生物传感器构建和环境监测中实际应用的相关信息还非常有限。Escherichia coli大肠杆菌质粒来源的ArsR是一种转录抑制因子，对亚砷酸盐具有较高的自调节作用，而对亚锑酸盐的响应能力则较低。环境中的锑污染主要由Sb₂O₃引起，因此，开发新型全细胞生物传感器对Sb₂O₃污染物进行准确、高效的监测势在必行。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种锑选择性ArsR家族蛋白，命名为SxArsR。

本发明的锑选择性SxArsR蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。

本发明的第二个目的是提供上述锑选择性SxArsR蛋白在特异性识别三氧化二锑中的应用。

优选，是上述锑选择性SxArsR蛋白在制备锑污染物监测用全细胞微生物传感器中的应用，所述的锑污染物是三氧化二锑。

优选，是将上述锑选择性SxArsR蛋白与荧光素酶融合后在底盘细胞中表达，获得全细胞微生物传感器。

优选，所述的底盘细胞是食异源物鞘氨醇菌Sphingobium xenophagum C1和大肠杆菌Escherichia coli DH5α。