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用细菌来生物修复被污染的土壤

晨光_Borneosun  发布于:2015/3/24  阅读量:797  来源:Asian Scientist

亚洲科学家(2015323日)-源自嗜盐细菌的蛋白能成为清除泄漏的放射物锶(Sr2+)和铯(Cs+)离子的重要分子,后者在日本福岛Dai-Chi核能发电厂事故中存在。据报道,源自于嗜盐菌Chromohalobacter sp. 560Beta-lactamase酵素的X-射线构象揭露了其拥有对铯的高度选择性结合点。

 

一项由日本原子能源代理部,九州光源同步研究中心,鹿儿岛大学和佛罗里达州立大学合作的研究导出了该酵素1.82.9埃单位的解像度构象。据这团队在Acta Crystallographica Section D的报道,异常的X-射线绕射也揭露了该蛋白Sr2+Cs+离子的结合点。该团队展示了他们如何能定位铯离子在蛋白里的特定位置,就算是在钠离子浓度九倍大于前者的情况下,而这条件通常会将结合点占据。复杂的是,锶和铯离子的存在并没有破坏该酵素的活性,后者用等温滴定量热发测出。“对于一个对铯特异和高度结合的位点的观察提供了重要的资讯,其对设计人造铯结合点有用,这也对反射性物质的生物修复有所帮助,”该团队解释。嗜盐菌蛋白具有很多的酸性氨基酸已广为人知,而这属性-即酸性表面能和一广谱的金属离子互动。在蛋白资料库(PDB)中有12种此类酵素的记录,它们能和钠,镁,钾,钙,铁,锌,锶和镉离子结合。确实,这些材料在各种酵素的存在是酵素构象和功能的先决条件。

 

因为这个金属亲和性,该团队说源自嗜盐菌的蛋白可作为有用的分子拖把,用来从混合物中分离出贵重金属,或在修复的时候,把有毒金属从一处分离出来。更特异的是,这蛋白在此情况下可以作为人造试剂的模板。有鉴于福山事件,该团队解释说多数的放射性铯离子被埋在事件地点的土地里。数目约2.4千兆的放射物被泥土颗粒中存在,其包含黑云母,一种在许多火成岩和变质岩中存在的物质。

 

更甚的是,那些在事件地点的泥土也被污染,没有成本效益的方法被用来分离铯(其泥土渗出到周遭环境)。该团队建议和Chromohalobacter beta-lactamase相关的蛋白吸收剂可能被设计(用人造生物技术),后者为最有可能的手段,用来制造一个崭新蛋白,其拥有团队所描述的属性。此类蛋白的基因将被植入新品种的植物,以便在事件地点栽种。蛋白吸收剂在植物根部表达,铯能从土壤里被有效的分离出来,植物被收割,而它们所附带的放射性物质被安全的处理,留下来的是改进的泥土。“虽然铯的去除是我们的主旨,公众对使用基因改造植物的接受度在日本并不强,所以我们把主题改为寻找地点以收集其他稀土物质,沿用依嗜盐蛋白构象资料所改造的蛋白,”团队成员Ryota Kuroki说。


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