[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2025-4-25] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

藥物殘留與耐藥性控制研究獲新進(jìn)展
作者：朱漢斌      來源：中國科學(xué)報(bào)
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院教授孫堅(jiān)團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下，在藥物殘留與耐藥性控制研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于中國工程院院刊《工程（英文）》（Engineering）。
抗生素的大量使用引起的藥物殘留是細(xì)菌耐藥性進(jìn)化的重要推手，已經(jīng)嚴(yán)重威脅動(dòng)物源食品安全與公共衛(wèi)生安全。為延緩細(xì)菌耐藥性的發(fā)展，孫堅(jiān)團(tuán)隊(duì)前期提出了“以子之矛攻子之盾”理念，將耐藥細(xì)菌中的抗生素降解酶設(shè)計(jì)成抗生素殘留的降解工具，降低其對病原菌造成的選擇壓力。
在前序研究中，團(tuán)隊(duì)首先利用酵母平臺(tái)構(gòu)建Tet(X4)降解酶的“生物工廠”，大量生產(chǎn)降解四環(huán)素殘留的功能酶以實(shí)現(xiàn)環(huán)境改良。在此基礎(chǔ)上，研究人員利用Tet(X4)黃素單加氧酶的特性，通過搭載銅基類芬頓催化物的方式增強(qiáng)了Tet(X4)在環(huán)境原位中的降解效率。進(jìn)一步通過利用酵母全細(xì)胞裂解物中的生物基質(zhì)，為Tet(X4)原位抗生素降解中提供必需的輔因子與結(jié)構(gòu)保護(hù)，大幅度降低其使用成本并增加了穩(wěn)定性。
為進(jìn)一步平衡抗生素殘留降解中的成本、效率以及生物安全性，孫堅(jiān)團(tuán)隊(duì)基于合成生物學(xué)手段構(gòu)建了一種模擬微生物中微區(qū)室結(jié)構(gòu)的多酶復(fù)合體FerTiG[ferritin-caged Tet(X4) with co-factor recycling property that powered by GDH]。FerTiG整合了微生物中多種蛋白，使其形成特定空間結(jié)構(gòu)并在功能上相互輔助，實(shí)現(xiàn)對四環(huán)素殘留高效穩(wěn)定安全的降解。其中，Tet(X4)作為降解模塊負(fù)責(zé)四環(huán)素殘留的分解，在此基礎(chǔ)上，循環(huán)模塊GDH能夠通過催化葡萄糖氧化為Tet(X4)提供分解四環(huán)素所需要的輔基NADPH，降低了降解抗生素殘留的成本，共同翻譯的保護(hù)模塊Ferritin能夠在上述兩種功能酶外部形成一層致密區(qū)室，抵抗外界逆境因素的干擾，始終維持分解反應(yīng)的高效穩(wěn)定進(jìn)行。
結(jié)果表明，F(xiàn)erTiG能夠在廉價(jià)底物葡萄糖的驅(qū)動(dòng)下快速分解水體中的四環(huán)素殘留，在降低10倍成本的基礎(chǔ)上提升反應(yīng)效率約7倍。不但如此，F(xiàn)erTiG相較于單獨(dú)降解酶的應(yīng)用能夠在多種逆境條件下（低pH、高溫、高滲、紫外輻照等）保障抗生素殘留降解的高效穩(wěn)定。并且相較于使用活菌，F(xiàn)erTiG展現(xiàn)了優(yōu)越的安全性能，在降解抗生素殘留的同時(shí)最大限度降低了生物安全與生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。
該研究不但提供了FerTiG作為消除抗生素殘留中的有效策略，還揭示了利用合成生物學(xué)構(gòu)建“仿微區(qū)室結(jié)構(gòu)模塊化功能酶復(fù)合體”通過級聯(lián)催化在清除其他環(huán)境污染物中的應(yīng)用前景與功能范式。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.03.033
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