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醌氧化还原酶的异源表达及其在偶氮染料脱色方面的研究

2021-11-19刘谦谦唐梓静李天真李宝库朱蕾蕾

生物技术通报 2021年10期

刘谦谦 唐梓静 李天真 李宝库 朱蕾蕾

(1. 河北大学药学院,保定 071002;2. 中国科学院天津工业生物技术研究所 工业酶国家工程实验室,天津 300308)

随着现代化工行业的发展,染料在纺织厂、印染厂和造纸厂中被广泛使用[1]。今天大多使用的染料都是经还原、氧化、缩合、硝化或者磺酸化等合成得到,通常含有复杂的芳香环结构[2]。全球每年大约有8×105-9×105t不同的染料被生产,并在纺织品、皮革、纸张、塑料、化妆品和食物染色中广泛使用[3-4]。偶氮染料以一个或多个R1-N=N-R2键存在,其中偶氮染料在每年生产的染料中所占比例为60%-70%,是使用比较广泛的一类染料[5-6]。大约有90%的染料进入污水处理场,存在未处理完全的染料排放到河流中,不仅污染水质,而且破坏光线的穿透等,对水体及周边的生态系统造成危害,并威胁人类的生命健康[2,7]。利用安全、低成本的高效脱色微生物来处理染料废水变得越来越受人们关注[8]。氧化还原酶类对染料分子有破坏作用,能够达到脱色的效果。

NAD(P)H∶醌氧化还原酶1(NAD(P)H∶quinone oxidoreductase,NQO1,EC 1.6.99.2)是一种黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)依赖型蛋白,可以利用NAD(P)H作为辅因子催化包括醌类、醌亚胺类、硝基化合物和偶氮类染料等一系列底物的双电子还原[9-11]。其还原反应以乒乓机制进行,NAD(P)H和底物交替占据相同的结合位点的重叠区域,并参与双氢离子的转移,首先NAD(P)H进入活性位点还原FAD形成FADH2,然后底物进入活性位点被FADH2还原[12]。NQO1在抗氧化防御中发挥至关重要的作用,其通过还原内源性醌类如维生素E、辅酶Q10产生稳定的氢醌类化合物而发挥重要的抗氧化作用[13-14]。……

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