释放硫原子 ,2

2HBP 则仍留在油相 ,所以石油无燃烧

值的损失。DszB 是最慢的酶 ,是 4S 途径的限速步
骤。在大多数情况下 ,C

2S 是最弱的键 ,氧原子的加

入会减弱 C

2S 键 ,利于此键断裂

[ 10 ]

。

图 2 　微生物脱硫的 4S 途径

　　DszD 为 HADH : FMN 氧化还原酶。DszC 不直

接利用 NADH ,而是 DszD (黄素还原酶) 首先还原

FMN 为 FMN H2 ( 使用 NAD H 为还原剂 ) , 然后

DszC 酶再利用 FMN H2 进行氧化反应。根据序列

相似性和生化特征黄素还原酶可分为两组 ,其中第
一组不包含黄素辅基 ;第二组包含黄素辅基 ,属于黄
素蛋白。依据序列相似性第一组可再分为两个亚

组 :亚组 1 包括大肠杆菌的黄素还原酶 Fre 和嗜热
脱硫菌 A11

22 的黄素还原酶 TdsD (见下文 4. 1) ,亚

组 2 包括 DszD

[ 11 ]

。

　　IGTS8 的脱硫基因

dsz

A 、

dsz

B 、

dsz

C 呈簇排

列 ,位于一个 120kb 的质粒上 ,共用一个启动子 ,每
个基因均以 A T G 作为起始密码子 ,在 A T G 前 3～8

个碱基处均有各自的核糖体结合位点 ( RBS) ,

dsz

则位于 IGT8 染色体上。目前还没有关于脱硫基因
可被诱导的报道 ,但脱硫基因的转录受硫酸盐和含
硫氨基酸的阻遏。生长细胞的脱硫活性不受硫酸盐

所抑制

[ 12 ,13 ]

。

　　除 IGTS8 外 ,在其他脱硫微生物中都发现了

dsz

或类似

dsz

的脱硫基因 ,如类芽孢杆菌、

戈登氏

菌、

诺卡氏菌、

芽孢杆菌、

假单胞菌和棒杆菌等。这

些菌的脱硫基因相互之间均有很高的序列同源性。

　分子生物学方法提高脱硫能力的研究

　　脱硫基因的表达调控机制 ,脱硫酶对底物的特

异性等因素使得 BDS 距工业化应用仍有一定的差
距 ,因此人们试图运用分子生物学方法对脱硫菌进
行改造 ,以提高生物催化剂脱硫速率及扩大底物范
围 ,最终提高脱硫能力。

4. 1 　脱硫基因与黄素还原酶的共同表达

　　4S 途径中 DszA 和 DszC 活性的表达需要黄素

还原酶的耦联作用 ,因此脱硫基因与黄素还原酶的
共同表达可提高工程菌的脱硫活性。

　　2000 年 , Reichmuth 等通过两个相容质粒

pDSR3 ( 含 I GTS8 的

dsz

ABC 基因) 和 pDSR2 ( 含

V ibrio Harveyi

的黄素氧化还原酶基因 ) , 将

dsz

ABC 和黄素氧化还原酶基因在大肠杆菌中共同

表达 ,DB T 转化速率得到了提高 ,但 HBP 的生产速
率却降低了 ,脱硫中间物分析表明路径中最后一个
酶是限速酶

[ 14 ]

。2000 年 , Galan 等将来自大肠杆菌

的

h paC

(黄素还原酶基因) 与 I GTS8 的

dsz

基因在

t ac

启动子的控制下在恶臭假单胞菌中共同表达 ,可

加强重组催化剂脱硫速率

[ 15 ]

。2001 年 , Matsui 等

通过利用红球菌

2大肠杆菌穿梭载体将来自脱硫菌

红平红球菌 (

R hodococcus eryt h ropolis

) KA2

2521 的

dsz

D 在 B T 脱硫菌红球菌 T09 中表达 ,使 T09 重组

菌的 B T 降解速率提高了 3 倍

[ 16 ]

。2001 年 , Mat

subara 等将来自脱硫菌红平红球菌 D

21 的

dsz

D 基

因在大肠杆菌中超表达 ,得到 DszD 粗酶的比活性
是其野生型的 275 倍

[ 17 ]

。2002 年 ,他们又发现来

自非脱硫多粘类芽孢杆菌 A

21 的黄素还原酶与 D21

的 DszD 相比 ,可以与 D

21 的 DszC、DszA 更有效的

耦联。其研究结果表明外源黄素还原酶比自身黄素

—

　第

期

马　艳 ,等 :石油微生物脱硫的研究进展

第

卷　