使用合成浸滤剂生物学用于从人为来源回收贵重有毒金属

技术特征：
1.一种分离的基因工程化细菌，其中所述细菌已经被至少一种多核苷酸分子转化；所述至少一种多核苷酸分子包含与至少一种启动子可操作地连接的异源汞(ii)还原酶(mera)基因，并且包含至少一个突变，所述突变使基因产物能够将离子金属还原为呈金属纳米颗粒的元素金属。2.根据权利要求1所述的分离的细菌，其中所述mera基因包含编码氨基酸取代的一个或多个突变，其中所述氨基酸取代位于选自包含mera编码序列的v317、y441、c464、a323d、a323d(delδ324-365)、a414e、g415i、e416c、l417i、i418d和a422n的组的位置。3.根据权利要求1或2所述的分离的细菌，其中所述离子金属是离子金(au
3
)，其被还原为呈金纳米颗粒的元素金，或者是离子银(ag

)，其被还原为呈银纳米颗粒的元素银，和/或其中在与包含未突变mera基因的细菌相比时，所述至少一种分离的细菌具有对汞底物降低的还原能力。4.一种分离的基因工程化细菌，其中所述细菌已经被至少一种多核苷酸分子转化；所述至少一种多核苷酸分子包含与至少一种启动子可操作地连接的异源氰化氢合酶基因和异源3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因。5.根据权利要求4所述的分离的细菌，其中所述氰化氢合酶基因是hcnabc和/或所述3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因是sera，和/或其中所述分离的基因工程化细菌还包含至少一种多核苷酸分子，所述至少一种多核苷酸分子从重组dna分子的n末端至c末端按顺序包含；(i)与组成型启动子可操作地连接的gols转录激活基因，以及与p
golts
或p
golb
启动子可操作地连接的ph1f阻遏基因；(ii)由cvir激活的启动子和phlf的操纵基因，以及(iii)与所述cvir激活的启动子可操作地连接的所述异源氰化氢合酶基因和所述异源3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的分离的细菌，其中所述gols基因针对紫色色杆菌进行密码子优化，和/或其中所述gols基因是选自golsmt1_a38i、golsmt2_a38q&n97d、golsmt3_a38k&v60l和golsmt4_d33p的突变体。7.根据前述权利要求中任一项所述的分离的细菌，其中所述细菌选自包含紫色色杆菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌的组和/或其中所述细菌在ph 10下稳定。8.一种分别从离子金(au3 )回收呈金纳米颗粒的元素金或或者从离子银(ag )回收呈银纳米颗粒的元素银的方法，所述方法包括以下步骤：a)使根据权利要求1至7中任一项所述的分离的基因工程化细菌与包含离子金(au3 )和/或离子银(ag )的浸取液接触；以及b)从所述浸取液回收所述元素金纳米颗粒和/或元素银纳米颗粒。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述接触是在碱性条件下进行。10.一种产生分离的基因工程化细菌的方法，其中所述细菌已经被至少一种多核苷酸分子转化；所述至少一种多核苷酸分子包含与至少一种启动子可操作地连接的异源汞(ii)还原酶(mera)基因，并且包含一个或多个突变，所述一个或多个突变使基因产物能够将离子金(au
3
)还原为呈金纳米颗粒的元素金或者将离子银(ag

)还原为呈银纳米颗粒的元素银，所述方法包括以下步骤：a)对编码汞(ii)还原酶(mera)的基因进行易错pcr；
i)用所述pcr的产物转化至少一种细菌；ii)选择在包含au
3
和/或ag 的培养基上生长的转化体；或者b)通过重叠延伸pcr对编码汞(ii)还原酶(mera)的基因进行多位点饱和诱变；i)用所述pcr的产物转化至少一种细菌；ii)选择在包含au
3
和/或ag

的培养基上生长的转化体。11.根据权利要求10所述的方法，其中在部分a)中，所述pcr是用正向和反向引物来进行，其中所述正向引物包含seq id no:1中所示的核苷酸序列并且所述反向引物包含seq id no:2中所示的序列，和/或其中在部分b)中，所述pcr是用在靶位点v317、y441和c464含有nnk和/或mnn的引物来进行。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述选择涉及至少2种形式的选择，其中一种形式包括在包含au
3
和/或ag

的琼脂板上进行选择，并且另一种形式包括在包含au
3
和/或ag

的液体培养中进行选择。13.一种分离的基因工程化细菌，其中所述细菌已经被至少一种多核苷酸分子转化；所述至少一种多核苷酸分子包含与至少一种启动子可操作地连接的异源腈水解酶基因，所述基因的产物引起氰化氢的氰解。14.根据权利要求13所述的分离的基因工程化细菌，其中所述异源腈水解酶基因编码选自包含氰化物脱水酶和氰化物水合酶的组的酶，和/或其中所述至少一种多核苷酸分子还包含与至少一种启动子可操作地连接的异源甲酸脱氢酶基因、异源谷氨酸脱氢酶基因和异源磷酸烯醇丙酮酸羧化酶基因。15.根据权利要求13或14所述的分离的基因工程化细菌，其中所述细菌选自包含紫色色杆菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌的组。16.一种合成氰化物浸滤剂产生方法，所述方法包括：使至少一种重组生氰细菌与甘氨酸接触，其中所述细菌包含与至少一种启动子可操作地连接的异源氰化氢合酶基因和异源3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述氰化氢合酶基因是hcnabc和/或所述3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因是sera，和/或其中所述重组生氰细菌还包含至少一种多核苷酸分子，所述至少一种多核苷酸分子从重组dna分子的n末端至c末端按顺序包含；(i)与组成型启动子可操作地连接的gols转录激活基因，以及与p
golts
或p
golb
启动子可操作地连接的ph1f阻遏基因；(ii)由cvir激活的启动子和phlf的操纵基因，以及(iii)与所述cvir激活的启动子可操作地连接的所述异源氰化氢合酶基因和所述异源3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因中的一种或多种。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述gols基因针对紫色色杆菌进行密码子优化，和/或其中所述gols基因是选自golsmt1_a38i、golsmt2_a38q&n97d、golsmt3_a38k&v60l和golsmt4_d33p的突变体。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述至少一种重组生氰细菌可耐受约ph 10。20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述合成氰化物浸滤剂产生与金
属一起在单一反应器中进行用于生物浸取。21.根据权利要求16至20中任一项所述的至少一种分离的重组生氰细菌，其能够进行合成氰化物浸滤剂产生。22.根据陈述21所述的至少一种重组生氰细菌，其选自包含紫色色杆菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌的组。23.一种合成氰解的方法，所述方法包括使至少一种重组氰解细菌与在电子废物的生物浸取后存在的包括氰化物在内的腈接触，其中所述至少一种细菌被工程化以表达至少一种腈水解酶。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一种腈水解酶选自包含氰化物脱水酶和氰化物水合酶的组，和/或其中所述至少一种重组氰解细菌被进一步工程化以表达甲酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶和磷酸烯醇丙酮酸羧化酶。25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述至少一种腈水解酶源自选自包含类产碱假单胞菌(nit)、集胞藻属物种pcc 6803染色体(sc-nit)的组的至少一个细菌物种，氰化物二水合酶源自短小芽孢杆菌(bp-cynd)和施氏假单胞菌(ps-cynd)。26.一种分离的重组dna分子，其从所述重组dna分子的n末端至c末端按顺序包含；(i)与组成型启动子可操作地连接的gols转录激活基因，以及与p
golts
或p
golb
启动子可操作地连接的ph1f阻遏基因；(ii)由cvir激活的启动子和phlf的操纵基因，以及(iii)与所述cvir激活的启动子可操作地连接的一种或多种生氰基因。27.根据权利要求26所述的分离的重组dna分子，其中所述gols转录激活基因是选自包含以下或由以下组成的组的突变体：golsmt1_a38i、golsmt2_a38q&n97d、golsmt3_a38k&v60l和golsmt4_d33p。28.分别在hnh核酸内切酶结构域和ruvc核酸内切酶结构域中包含突变h840a和d10a的失活的cas9和sgrna用于通过靶向紫色色杆菌基因组中的一种或多种基因的启动子区域来抑制所述一种或多种基因的转录的用途。29.根据权利要求28所述的用途，其中编码失活的cas9的基因与p
arabad
启动子可操作地连接，并且编码rna指导物(sgrna)的基因与强组成型启动子如j23119可操作地连接。30.一种包含goltsb操纵子的分离的重组dna分子，其中所述操纵子从所述重组dna分子的n末端至c末端按顺序包含：与j23119启动子可操作地连接的golt、gols、与golb启动子可操作地连接的golb和报告基因如gfp。

技术总结
本发明总体上涉及在金属氰化后对金属氰化物复合物进行生物还原的方法以及对氰化物进行生物水解的方法。更特定地，本发明允许将要容纳在合成宿主(如生氰的紫色色杆菌)内的整合的合成浸滤剂生物系统工程化，以用于电子废物的有效的贵金属回收和有毒金属修复；在所述合成宿主的设计和工程化中具有多达四个主要组分/模块：1)合成生氰作用；2)合成金属回收；3)合成氰解；以及4)用于浸滤剂生物学的合成回路。还公开能够将离子金属还原为呈纳米颗粒的离子金属(如金或银)的细菌，其包含汞(ll)还原酶(MerA)，所述酶在以下位置包含取代突变：V317、Y441、C464、A323D、A414E、G415I、E416C、L417I、I418D或A422N。还公开使用以异源氰化氢合酶基因和异源3-磷酸甘油酸脱氢酶突变基因转化的基因工程化细菌进行合成氰化物浸滤剂产生的方法。还公开使用以异源腈水解酶基因转化的基因工程化细菌进行合成氰解的。基因转化的基因工程化细菌进行合成氰解的。基因转化的基因工程化细菌进行合成氰解的。


技术研发人员：姚文山 M
受保护的技术使用者：新加坡国立大学
技术研发日：2020.04.08
技术公布日：2022/4/8