CN107326036A - 重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法 - Google Patents

重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法。该重金属离子吸附系统包括相互连接的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列，且所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列与启动子连接。重金属离子吸附蛋白表面展示系统包括由本发明的重金属离子吸附系统表达的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白。本发明能够通过生物手段实现对工业废水中重金属离子可循环富集和回收，且能够克服现有技术的缺点，不会造成二次污染，对环境友好。

Description

重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法
技术领域
本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法。
背景技术
近年来，随着我国经济建设的迅猛发展，对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属(如铅、汞、镉等)进入大气、水、土壤中，引发了一系列严重的污染事件，对生态环境造成了极大的危害。重金属造成的急性中毒和各类人体慢性疾病如老年痴呆症，也正在时刻威胁着人类的健康。而另一方面，随着科技水平的日新月异，那些化学性质稳定、物理属性优良的重金属如金、银、铜、铂、钯等，被广泛应用在了电子、通讯、航空航天、化工、医疗等领域，以及与人们日常生活相关的各类生活日用品中。如何合理地将自然界中的重金属应用到人类的生产生活中，使之与生态环境保护可持续性和谐发展是目前科技工作者面临的重大挑战。一方面，一些重金属离子在很低浓度时就会对生物体具有极强的毒性，且与有机化合物不同，重金属具有富集性，在自然环境中很难被降解。由于生产工艺的限制，在一系列生产活动所产生的废弃物，例如工业废水中含有大量的重金属离子，这既会对生态环境造成破坏，也使得生产成本居高不下。目前对于工业废水中重金属离子的检测和富集主要采用的都是物理吸附和化学试剂法，这些方法一般检测灵敏度较低，尤其是对各种性质相近的重金属离子的区分度较差，无法实现对某种特定重金属离子的特异识别与去除。而采用大型分析设备如ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)，虽然其对重金属离子的检测灵敏度更高，但是操作手段繁琐，耗时较长，必须要将样品送到指定部门由专业人员进行检测，难以实现现场的快速检验和实时监测，且在检测的基础之上再利用这些大型仪器实现重金属的特异吸附就更加困难。
综上，现有的重金属离子回收的化学方法有三个缺点：第一是化学方法有可能由于加入的化学试剂的量不合适而造成二次污染；第二是化学方法选择性不够高，尤其是处理性质极相近的各种重金属离子效果不好，即使回收得到了一定的目的金属，纯度也不高，还需要进一步处理；第三是化学方法回收工业废水中的重金属离子时所产生的污水对于环境不友好，沉淀剂等化学试剂可能对于自然环境造成更大的破坏。铅、金与铀酰是重金属中少有的化学、物理、电子性能优异的重金属，应用领域非常广，但是现有的方法很难实现对工业废水中重金属离子的高效选择性富集和回收。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法，旨在解决现有重金属离子回收选择性不强、纯度低、效果不理想，以及污染环境的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种重金属离子吸附系统，包括相互连接的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列，且所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列与启动子连接。。
另一方面，本发明提供一种重金属离子吸附蛋白表面展示系统，包括由上述的重金属离子吸附系统表达的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白。
另一方面，本发明提供一种表达载体，包括上述重金属离子吸附系统。
又一方面，本发明提供一种宿主菌，所述宿主菌包括上述表达载体；或所述宿主菌表达上述重金属离子吸附蛋白表面展示系统。
再一方面，本发明提供一种上述重金属离子吸附系统的制备方法，包括如下步骤：
从枯草芽孢杆菌基因组中扩增出枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列；
从表达重金属离子结合蛋白的菌种基因组中扩增出所述重金属离子结合蛋白DNA序列；
将启动子、所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和所述重金属离子结合蛋白DNA序列依次连接。
一种重金属离子回收方法，包括如下步骤：
提供含有重金属离子的液体；
将本发明的上述宿主菌培养后加入所述液体中，静置处理；
待所述溶液中出现沉淀后，进行过滤处理得到吸附有重金属离子的所述宿主菌；
用酸处理吸附有重金属离子的所述宿主菌，分离后得到重金属离子。
本发明的重金属离子吸附系统高选择性吸附重金属离子，其根据鼠伤寒沙门氏菌中重金属离子的调控机制设计，其中包含了该菌调控机制中关键部分。本发明的重金属离子吸附系统包括枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白的DNA序列以及调控其表达的启动子，而且其容易制备、成本较低、操作方便。将该系统连接到质粒中后导入非致病性的枯草芽孢杆菌细胞体内，在启动子调控下使得吸附部分的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白大量表达，可高效选择性吸附重金属离子。可以表达重金属离子吸附蛋白表面展示系统的工程菌，对重金属离子的吸附及回收具有很好的效果。
本发明提供的重金属回收方法，利用可表达重金属离子吸附蛋白表面展示系统的工程菌高效吸附回收重金属离子，将工程菌液加入到含重金属离子的废水中，菌体能够在细胞膜外大量表达重金属离子结合蛋白，将废水中的重金属离子结合，其选择性强、获得的纯度高；在完成重金属离子结合吸附后，对菌体进行聚集和沉淀，菌体回收方便，可二次使用。本发明最终能够通过生物手段实现对工业废水中重金属离子的可循环富集和回收；因此，其够克服现有技术的缺点，不会造成二次污染，对环境友好。
附图说明
图1是本发明实施例1重金属离子检测系统质粒构建图谱；
图2是本发明实施例1重金属离子检测系统质粒的电泳鉴定图；其中，M是DNA分子量标准，1是重金属离子检测系统质粒泳道；
图3是本发明实施例2重金属离子吸附系统质粒构建图谱；
图4是本发明实施例2重金属离子吸附系统质粒的电泳鉴定图；其中，M是DNA分子量标准，1是融合蛋白表达CotC-GolB/PbrR/SUP泳道质粒；
图5是本发明实施例3重金属离子吸附系统表达时使用的pDG1730质粒载体图谱；
图6是本发明实施例6重金属离子吸附系统对铅离子吸附效果对比图；
图7是本发明实施例6重金属离子吸附系统对金离子吸附效果对比图；
图8是本发明实施例6重金属离子吸附系统对铀酰离子吸附效果对比图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种重金属离子吸附系统，包括相互连接的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列，且该枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列与启动子连接。
在一实施例中，该启动子为Pcot，其序列如SEQ ID NO:18所示；或者该启动子也可以为Pveg，其序列如SEQ ID NO:21所示。而枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列如SEQID NO:3所示。
进一步地，重金属离子结合蛋白DNA序列的下游连接有绿色荧光蛋白EGFP DNA序列，如SEQ ID NO:15所示。如此，可以进一步检测到重金属离子吸附系统的表达。
又一实施例中，该重金属离子结合蛋白DNA序列为铅离子结合蛋白PbrR DNA序列，其如SEQ ID NO:6所示；或重金属离子结合蛋白DNA序列为金离子结合蛋白GolB DNA序列，其如SEQ ID NO:9所示；或重金属离子结合蛋白DNA序列为铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列，其如SEQ ID NO:12所示。凡是可以与重金属结合的功能蛋白DNA序列，都是本发明实施例中金属离子结合蛋白DNA序列，这里不一一列举。
另一方面，本发明实施例提供一种重金属离子吸附蛋白表面展示系统，其包括由本发明实施例的重金属离子吸附系统表达的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和金离子结合蛋白GolB。
另一方面，本发明实施例提供了一种表达载体，该表达载体包括本实施例的重金属离子吸附系统。同时，本发明实施例提供了一种宿主菌，该宿主菌包括本实施例的表达载体；或表达本实施例的重金属离子吸附蛋白表面展示系统。
又一方面，本发明实施例提供一种上述重金属离子吸附系统的制备方法，包括如下步骤：
S011：从枯草芽孢杆菌基因组中扩增出枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列；
S012：从表达重金属离子结合蛋白的菌种基因组中扩增出该重金属离子结合蛋白DNA序列；
S013：将启动子、枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列依次连接。
在一实施例中，扩增所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列的引物如SEQ IDNO:1、SEQ ID NO:2所示；又一实施例中，该启动子可以为Pcot或Pveg，且扩增Pcot的引物如SEQ ID NO:16、SEQ ID NO:17所示，扩增Pveg的引物如SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:20所示，该两启动子都可从本实验室枯草芽孢杆菌基因组中扩增出；又一实施例中，重金属离子结合蛋白DNA序列为铅离子结合蛋白PbrR DNA序列或金离子结合蛋白GolB DNA序列或铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列，且扩增该铅离子结合蛋白PbrR DNA序列的引物如DNA SEQ IDNO:4、SEQ ID NO:5所示，扩增该金离子结合蛋白GolB DNA序列的引物如DNA SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8所示，扩增该铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列的引物拉如SEQ ID NO:10、SEQID NO:11所示。本实施例中，可从鼠伤寒沙门氏菌基因组(NCBI中的引用位置：NC_003197)与嗜铜杆菌基因组(NCBI中的引用位置：NC_007973)中分别扩增出金离子结合蛋白GolBDNA序列和铅离子结合蛋白PbrR DNA序列；而铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列可人工合成，效果更好。
最后，本发明实施例还提供了一种重金属离子回收方法，其包括如下步骤：
S021：提供含有重金属离子的液体；
S022：将本发明实施例的宿主菌培养后加入上述液体中，静置处理；
S023：待溶液中出现沉淀后，进行过滤处理得到吸附有重金属离子的宿主菌；
S024：用酸处理吸附有重金属离子的宿主菌，分离后得到重金属离子。
在一选实施例中，上述步骤S021中，含有重金属离子的液体可以是各种工业废水、矿业废水等中含有重金属离子回收液，在该液体中重金属的浓度范围优选为0.1μM～20μM；上述步骤S022中，静置处理的时间范围为40h～48h，该范围内宿主菌对液体中重金属离子起到很好的吸附效果。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1 重金属离子检测系统表达质粒的构建及鉴定
1.检测系统中重金属离子吸附基因片段的扩增
使用特异引物(SEQ ID NO:4)(SEQ ID NO:5)(SEQ ID NO:7)(SEQ ID NO:8)(SEQID NO:10)(SEQ ID NO:11)从鼠伤寒沙门氏菌基因组DNA(NCBI中的引用位置：NC_003197)与嗜铜杆菌基因组DNA(NCBI中的引用位置：NC_007973)中扩增出编码重金属离子吸附基因的DNA序列与人工合成的SUP基因的DNA序列(SEQ ID NO:6)(SEQ ID NO:9)(SEQ ID NO:12)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR条件：
第一步：95℃，3分钟
第二步：95℃，1分钟
第三步：60℃，2分钟
第四步：72℃，4分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：4℃保温。
回收PCR产物，备用。
2.枯草芽孢杆菌芽孢蛋白(CotC)片段的基因扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，设计特异引物CotC 1(SEQ ID NO:1)和CotC 2(SEQ ID NO:2)，从枯草芽孢杆菌基因组DNA(NCBI中的引用位置：NC_000964)中扩增出编码枯草芽孢杆菌生物膜蛋白TasA第1位至第314位DNA的碱基序列(SEQ ID NO:3)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：95℃，2分钟
第二步：95℃，0.5分钟
第三步：63℃，0.5分钟
第四步：72℃，0.5分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：4℃保温。
回收PCR产物，备用。
3.检测系统中报告基因EGFP-terminator片段的扩增
1)绿色荧光蛋白EGFP片段基因的扩增
使用特异引物(SEQ ID NO:13)(SEQ ID NO:14)从本实验室所有的大肠杆菌表达载体基因组DNA中扩增出编码绿色荧光蛋白EGFP的DNA序列(SEQ ID NO:15)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR条件：
第一步：94℃，2分钟
第二步：94℃，0.5分钟
第三步：60℃，0.5分钟
第四步：72℃，1分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：10℃保温。
回收PCR产物，备用。
2)终止子terminator片段的基因扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，设计特异引物term1(SEQ ID NO:22)和term2(SEQ ID NO:23)，从本实验室所有的大肠杆菌表达载体基因组DNA中扩增出终止子terminator的DNA序列(SEQ ID NO:24)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：94℃，2分钟
第二步：94℃，0.5分钟
第三步：60℃，0.5分钟
第四步：72℃，0.5分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：10℃保温。
回收PCR产物，备用。
3)EGFP-terminator片段的基因扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，使用特异引物(SEQ ID NO:13)(SEQID NO:23),以上述第1和2点回收的扩增产物为模版，扩增出EGFP-terminator片段的DNA序列，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：94℃，2分钟
第二步：94℃，0.5分钟
第三步：65℃，0.5分钟
第四步：72℃，1分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：10℃保温。
回收PCR产物，备用。
3.检测系统中重金属离子表面展示和报告基因融合蛋白表达质粒的构建与鉴定
1)使用DNA限制性内切酶EcoRI和PstI酶切上述CotC基因的DNA片段，然后使用T4DNA连接酶插入到本实验室所有的大肠杆菌生物砖表达载体pZH2中。
酶切反应体系(20μl)：
反应条件：37℃水浴10小时。
DNA连接反应体系(10μl，00ng DNA)
反应条件：16℃水浴16小时。
2)使用DNA限制性内切酶XbaI和PstI酶切上述得到的三个金属吸附蛋白的DNA片段(PbrR,GolB与SUP)然后使用T4DNA连接酶插入1)步骤构建完成的大肠杆菌生物砖表达载体pZH2中。
酶切反应体系(20μl)：
反应条件：37℃水浴10小时。
DNA连接反应体系(10μl，100ng DNA)：
反应条件：16℃水浴16小时。
3)最后使用DNA限制性内切酶XbaI和PstI酶切上述EGFP-terminator片段，然后使用T4DNA连接酶插入2)步骤构建完成的大肠杆菌生物砖表达载体pZH2中，得到重金属离子检测系统表达质粒见图1，电泳鉴定结果请见图2。
实施例2 重金属离子吸附系统表达质粒的构建及鉴定
1.吸附系统中专用启动子片段Pcot与Pveg的扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，设计特异引物(SEQ ID NO:16)(SEQID NO:17)(SEQ ID NO:19)(SEQ ID NO:20)，从本实验室枯草芽孢杆菌基因组中扩增出重金属离子调控基因的启动子的Pcot序列(SEQ ID NO:18)与Pveg序列(SEQ ID NO:21)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：95℃，2分钟
第二步：95℃，0.5分钟
第三步：63℃，0.5分钟
第四步：72℃，0.5分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：4℃保温。
回收PCR产物，备用。
2.吸附系统中重金属离子吸附基因片段的扩增
1)枯草芽孢杆菌芽孢蛋白(CotC)片段的基因扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，设计特异引物CotC 1(SEQ ID NO:1)和CotC 2(SEQ ID NO:2)，从枯草芽孢杆菌基因组DNA(NCBI中的引用位置：NC_000964)中扩增出编码枯草芽孢杆菌生物膜蛋白TasA第1位至第314位DNA的碱基序列(SEQ ID NO:3)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：95℃，2分钟
第二步：95℃，0.5分钟
第三步：63℃，0.5分钟
第四步：72℃，0.5分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：4℃保温。
回收PCR产物，备用。
2)重金属离子结合蛋白片段的基因扩增
见实施例1。
3)终止子terminator片段的基因扩增
根据所需扩增目的DNA序列和碱基互配原理，设计特异引物term1(SEQ ID NO:22)和term2(SEQ ID NO:23)，从本实验室所有的大肠杆菌表达载体基因组DNA中扩增出终止子terminator的DNA序列(SEQ ID NO:24)，反应条件如下。
PCR反应体系(50μl)：
PCR反应条件：
第一步：94℃，2分钟
第二步：94℃，0.5分钟
第三步：60℃，0.5分钟
第四步：72℃，0.5分钟
第五步：重复第二步至第四步，29个循环
第六步：72℃，10分钟
第七步：10℃保温。
回收PCR产物，备用。
3.CotC-GolB/PbrR/SUP/EGFP融合蛋白表达质粒的构建及鉴定
1)使用DNA限制性内切酶XbaI和PstI酶解上述CotC和三种重金属离子结合蛋白的DNA片段，然后使用T4DNA连接酶插入大肠杆菌生物砖表达载体pZH2中，CotC-GolB/PbrR/SUP/EGFP融合蛋白表达质粒构建图谱请详见图3，鉴定结果请见图4。
酶切反应体系(20μl)：
反应条件：37℃水浴10小时。
DNA连接反应体系(10μl，100ng DNA)
反应条件：16℃水浴16小时。
实施例3 重金属离子吸附及回收系统表达质粒的构建及鉴定
1.使用DNA限制性内切酶PstI和SpeI酶解上述得到的启动子Pcot/Pveg片段，使用DNA限制性内切酶PstI和XbaI酶解上述CotC-PbrR/GolB/SUP的DNA片段，然后使用T4DNA连接酶插入到大肠杆菌生物砖质粒骨架pZH2中，将大肠杆菌生物砖表达载体pZH2中的目的片段使用DNA限制性内切酶PstI和EcoRI酶酶切下来整合到PDG1730枯草芽孢杆菌表达载体(见图5)，同源重组到枯草芽孢杆菌的基因组上进行表达，即获得所述的重金属离子吸附及回收系统。
酶切反应体系(20μl)：
反应条件：37℃水浴10小时。
DNA连接反应体系(10μl，100ng DNA)：
反应条件：16℃水浴16小时。
实施例4 重金属离子吸附及回收系统质粒转入宿主菌
1)将上述同源重组所得的表达型质粒载体，采用CaCl2转化法转化大肠杆菌DH5α，酶切鉴定重组整合载体。
2)枯草芽胞杆菌的转化，活化枯草芽胞杆菌转接到SP I培养基中培养一段时间，然后转到SPⅡ培养基中培养形成感受态，将重组pDG1730质粒切成线状转化枯草芽胞杆菌，具体方法参照Zeigler(2002)。
3)重组菌的筛选和鉴定
采用常规菌落PCR法和抽提阳性克隆的质粒后酶切鉴定法，具体可参见《TAKARA限制性内切酶采购目录和技术指南》。测序由上海生物工程技术服务公司完成。重金属离子吸附及回收系统质粒的提取与鉴定。
实施例5 重金属离子吸附及回收系统对重金属离子选择性能力的检测
1.将用于检测重金属离子的枯草芽孢杆菌菌种接入适量含有壮观霉素(50μg mL-1)的LB液体培养基中于37℃中培养过夜；将过夜培养菌液1:100稀释入适量含有壮观霉素(50μg mL-1)DSM液体培养基中于37℃中培养至培养液OD600＝0.6，向培养液中分别加入终浓度为20μM的银、镍、锌、铜、镉、铬、铅离子，培养液在37℃中继续培养48h；
2.培养48h的细菌培养液通过离心(8000转/分钟，2min)收集后，用去离子水清洗1次；
3.清洗后的菌体使用1×PBS缓冲液重悬；
4.使用酶标仪检测重悬后的菌液。
具体检测结果请见图6，经改造的工程菌对相对应的重金属离子有较好的选择性。
实施例6 CotC-PbrR/GolB/SUP、WT168重金属离子吸附能力的检测
对工程菌CotC-PbrR/GolB/SUP(对应连接两种不同的启动子：Pcot或Pveg)以及WT168(枯草芽孢杆菌常用品系，此处为对照组)进行吸附实验，检测重金属离子吸附能力。实验前两种菌均划线培养于LB固体培养基中(壮观霉素抗性)。
①从两个个培养皿中分别挑取单菌落接种于5mL LB(含5uL壮观霉素)培养基中，37℃、220rpm培养过夜。
②将细菌培养液以1：100重新接种于100mL DSM(含100uL氨苄青霉素)培养基中，37℃、220rpm培养至OD600＝0.6，加入三种重金属离子(Au3+、Pb2+、UO2 2-)至终浓度分别为1μmol，5μmol，20μmol。37℃、220rpm继续培养48h。每个实验组设置3个重复。
③收集细菌，弃上清液。ddH2O清洗3次。-80℃冻存6h后用冻干机冻干细菌沉淀。
④称重后用1mL浓硝酸消解至完全，用双蒸水定容至10mL，最后使用电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)检测。
在重金属离子浓度为20μmol时，其吸附检测结果如图6、图7和图8所示。图6为两种工程菌(Pcot/Pveg-CotC-PbrR)相对对照组对铅离子的吸附效果图，图7为两种工程菌(Pcot/Pveg-CotC-GolB)相对对照组对金离子吸附效果图，图8为两种工程菌(Pcot/Pveg-CotC-SUP)相对对照组对铀酰离子吸附效果图。检测结果显示：经改造的工程菌对相对应的重金属离子有更好的吸附性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 深圳劲宇生物科技有限公司
<120> 重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法
<160> 24
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 46
<212> DNA
<213> 扩增编码枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC的基因的引物
<400> 1
ctttcttcga attcgcggcc gcttctagag atgggttatt acaaaa 46
<210> 2
<211> 41
<212> DNA
<213> 扩增编码枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC的基因的引物
<400> 2
ctttcttcct gcagcggccg tactagtaca taaatgtagt g 41
<210> 3
<211> 201
<212> DNA
<213> 枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC的DNA序列
<400> 3
atgggttatt acaaaaaata caaagaagag tattatacgg tcaaaaaaac gtattataag 60
aagtattacg aatatgataa aaaagattat gactgtgatt acgacaaaaa atatgatgac 120
tatgataaaa aatattatga tcacgataaa aaagactatg attatgttgt agagtataaa 180
aagcataaaa aacactacta a 201
<210> 4
<211> 46
<212> DNA
<213> 扩增编码铅离子结合蛋白PbrR的基因的引物
<400> 4
ctttcttcga attcgcggcc cttctagaga atgaatatcc agatcg 46
<210> 5
<211> 64
<212> DNA
<213> 扩增编码铅离子结合蛋白PbrR的基因的引物
<400> 5
gtttcttcct gcagcggccg tactagtata aaggatgacg acgatactag tcgcttggat 60
gggc 64
<210> 6
<211> 438
<212> DNA
<213> 铅离子结合蛋白PbrR的DNA序列
<400> 6
atgaatatcc agatcggcga gcttgccaag cgcaccgcat gcccggtggt gaccattcgc 60
ttctacgaac aagaagggct gttgccgccg ccgggccgca gccgggggaa ttttcgcctg 120
tatggcgagg agcacgtgga gcgcttgcag ttcattcgtc actgccggtc tctggatatg 180
ccgttgagcg acgtacggac cttattgagt taccggaagc ggcccgacca ggattgcggt 240
gaagtcaata tgctcttaga tgagcacatc cgtcaggtcg aatctcggat cggagccttg 300
ctcgaactga agcaccattt ggtggaactg cgcgaagcct gttctggtgc caggcccgcc 360
caatcgtgcg ggattctgca aggactgtcg gactgcgtgt gtgatacgcg ggggaccacc 420
gcccatccaa gcgactag 438
<210> 7
<211> 46
<212> DNA
<213> 扩增编码金离子结合蛋白GolB的基因的引物
<400> 7
ctttcttcga attcgcggcc cttctagaga atgcagttcc atatt 46
<210> 8
<211> 64
<212> DNA
<213> 扩增编码金离子结合蛋白GolB的基因的引物
<400> 8
gtttcttcct gcagcggccg tactagtata aaggatgacg acgataagat ctgaaagctt ggg 64
<210> 9
<211> 228
<212> DNA
<213> 金离子结合蛋白GolB的DNA序列
<400> 9
atgcagttcc atattgatga catgacctgc ggcggctgcg ccagtacggt aaaaaagacg 60
attctgactc tcgatgctaa tgcgacggtg agaactgacc cggcgacgcg tctggttgac 120
gttgaaacgt cgctatccgc ggagcagatt gccgccgccc tgcaaaaggc cggtttcccg 180
ccgcgcgaga ggctcgagga ttacaaggat gacgacgata agatctga 228
<210> 10
<211> 46
<212> DNA
<213> 扩增编码铀酰离子结合蛋白SUP的基因的引物
<400> 10
ctttcttcga attcgcggcc cttctagaga gtttcttcct gcagcg 46
<210> 11
<211> 64
<212> DNA
<213> 扩增编码铀酰离子结合蛋白SUP的基因的引物
<400> 11
gtttcttcct gcagcggccg tactagtata aaggatgacc ttcgataatg cggtgcagca 60
tacg 64
<210> 12
<211> 267
<212> DNA
<213> 铀酰离子结合蛋白SUP的DNA序列
<400> 12
ggcggaggtt ctggaggagg gagcaatgcc ctggattgcc gtgaacgcat tgaaaaagac 60
ctggaaaacc tggaaaaaga actgatggaa atgaaaagca tcaaactgtc tgatgacgaa 120
gaagcggtgg ttgaacgtgc cctgaattat cgcgatgaca gtgtctatta cctggaaaaa 180
ggcgatcata ttacctcctt tggttgtatc acgtacgcgg agggcctgac ggatagcctg 240
cgtatgctgc accgcattat cgaaggt 267
<210> 13
<211> 50
<212> DNA
<213> 扩增编码绿色荧光蛋白eGFP的基因的引物
<400> 13
ctttcttcga attcgcggcc atatacatat gagtaaagga gaagaacttt 50
<210> 14
<211> 42
<212> DNA
<213> 扩增编码绿色荧光蛋白EGFP的基因的引物
<400> 14
Ttagtggccg tatgttggcc gtactagtaa ttaagcaccg gt 42
<210> 15
<211> 797
<212> DNA
<213> 绿色荧光蛋白EGFP的DNA序列
<400> 15
atatacatat gagtaaagga gaagaacttt tcactggagt tgtcccaatt cttgttgaat 60
tagatggtga tgttaatggg cacaaatttt ctgtcagtgg agagggtgaa ggtgatgcaa 120
catacggaaa acttaccctt aaatttattt gcactactgg aaaactacct gttccatggc 180
caacacttgt cactactttg acttatggtg ttcaatgctt ttcccgttat ccggatcata 240
tgaaacggca tgactttttc aagagtgcca tgcccgaagg ttatgtacag gaacgcacta 300
tatttttcaa agatgacggg aactacaaga cgcgtgctga agtcaagttt gaaggtgata 360
cccttgttaa tcgtatcgag ttaaaaggta ttgattttaa agaagatgga aacattctcg 420
gacacaaact cgagtacaac tataactcac acaatgtata catcatggca gacaaacaaa 480
agaatggaat caaagttaac ttcaaaattc gccacaacat tgaagatgga tccgttcaac 540
tagcagacca ttatcaacaa aatactccaa accattacct gtcgacacaa tctgcccttt 600
cgaaagatcc caacgaaaag cgtgaccaca tggcatggat gagctctaca aatatcgata 660
tgaattccaa ctgagcgccg ctagcaagct tgcggccgca ctcgagcacc accaccacca 720
accattacct gtcgacacaa tctgcccttt cgaaagatcc caacgaaaag cgtgaccaca 780
caacatacgg ccactaa 797
<210> 16
<211> 43
<212> DNA
<213> 扩增启动子Pcot的引物
<400> 16
ctttcttcga attcgcggcc gcttctagag gataaatcgt ttg 43
<210> 17
<211> 36
<212> DNA
<213> 扩增启动子Pcot的引物
<400> 17
gtttcttcct gcagcggccg taatatactc ctcctt 36
<210> 18
<211> 174
<212> DNA
<213> 启动子Pcot的序列
<400> 18
gataaatcgt ttgggccgat gaaaaatcgg ctctttattt tgatttgttt ttgtgtcatc 60
tgtctttttc tatcatttgg acagcccttt tttccttcta tgattttaac tgtccaagcc 120
gcaaaatcta ctcgccgtat aataaagcgt agtaaaaata aaggaggagt atat 174
<210> 19
<211> 43
<212> DNA
<213> 扩增启动子Pveg的引物
<400> 19
ctttcttcga attcgcggc cgcttctagag aattttgtca aaa 43
<210> 20
<211> 36
<212> DNA
<213> 扩增启动子Pveg的引物
<400> 20
gtttcttcct gcagcggcca catttattgt acaaca 36
<210> 21
<211> 97
<212> DNA
<213> 启动子Pveg的序列
<400> 21
aattttgtca aaataatttt attgacaacg tcttattaac gttgatataa tttaaatttt 60
atttgacaaa aatgggctcg tgttgtacaa taaatgt 97
<210> 22
<211> 43
<212> DNA
<213> 扩增终止子terminator的引物
<400> 22
ctttcttcga attcgcggc cgcttctagag cggcggcatg gac 43
<210> 23
<211> 37
<212> DNA
<213> 扩增终止子terminator的引物
<400> 23
gtttcttcct gcagcggcc gtactagtaaa aggccca 37
<210> 24
<211> 171
<212> DNA
<213> 终止子terminator的序列
<400> 24
accggcggca tggacgagct gtacaagtaa taatactaga gccaggcatc aaataaaacg 60
aaaggctcag tcgaaagact gggcctttcg ttttatctgt tgtttgtcgg tgaacgctct 120
ctactagagt cacactggct caccttcggg tgggcctttc tgcgtttata t 171

Claims (10)

1.一种重金属离子吸附系统，其特征在于，包括相互连接的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列，且所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列与启动子连接。
2.如权利要求1所述的重金属离子吸附系统，其特征在于，所述启动子为Pcot或Pveg，所述Pcot的序列如SEQ ID NO:18所示，所述Pveg的序列如SEQ ID NO:21所示；且
所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列如SEQ ID NO:3所示。
3.如权利要求1所述的重金属离子吸附系统，其特征在于，所述重金属离子结合蛋白DNA序列为铅离子结合蛋白PbrR DNA序列，如SEQ ID NO:6所示；或
所述重金属离子结合蛋白DNA序列为金离子结合蛋白GolB DNA序列，如SEQ ID NO:9所示；或
所述重金属离子结合蛋白DNA序列为铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列，如SEQ ID NO:12所示。
4.如权利要求1所述的重金属离子吸附系统，其特征在于，所述重金属离子结合蛋白DNA序列的下游连接有绿色荧光蛋白EGFP DNA序列，如SEQ ID NO:15所示。
5.一种重金属离子吸附蛋白表面展示系统，其特征在于，包括由权利要求1-3任一所述的重金属离子吸附系统表达的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白。
6.一种表达载体，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的重金属离子吸附系统。
7.一种宿主菌，其特征在于，所述宿主菌包括如权利要求6所述的表达载体；或
所述宿主菌表达如权利要求5所述的重金属离子吸附蛋白表面展示系统。
8.一种重金属离子吸附系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
从枯草芽孢杆菌基因组中扩增出枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列；
从表达重金属离子结合蛋白的菌种基因组中扩增出所述重金属离子结合蛋白DNA序列；
将启动子、所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和所述重金属离子结合蛋白DNA序列依次连接。
9.如权利要求8所述的重金属离子吸附系统的制备方法，其特征在于，扩增所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列的引物如SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2所示；和/或
所述启动子为Pcot或Pveg；且扩增所述Pcot的引物如SEQ ID NO:16、SEQ ID NO:17所示，扩增所述Pveg的引物如SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:20所示；和/或
所述重金属离子结合蛋白DNA序列为铅离子结合蛋白PbrR DNA序列或金离子结合蛋白GolB DNA序列或铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列；且扩增所述铅离子结合蛋白PbrR DNA序列的引物如DNA SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5所示；扩增所述金离子结合蛋白GolB DNA序列的引物如DNA SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8所示；扩增所述铀酰离子结合蛋白SUP DNA序列的引物拉如SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11所示。
10.一种重金属离子回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供含有重金属离子的液体；
将权利要求7所述的宿主菌培养后加入所述液体中，静置处理；
待所述溶液中出现沉淀后，进行过滤处理得到吸附有重金属离子的所述宿主菌；
用酸处理吸附有重金属离子的所述宿主菌，分离后得到重金属离子。
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