谷成教授课题组在土壤中青霉素类抗生素的水解机制研究方面取得新进展

大江健三郎,日本著名小说家。1957年正式踏上文坛时便赢得了“学生作家”、“川端康成第二”等赞语。著有《广岛札记》、《作为同时代的人》和《小说方法》等作品和文论。1994年获得诺贝尔文学奖。

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谷成教授课题组在土壤中青霉素类抗生素的水解机制研究方面取得新进展

       近些年来,随着抗生素药物的大量使用,环境耐药细菌和抗性基因问题越来越受到研究者们的重视。而了解环境水体和土壤中抗生素类药物的迁移和转化规律,掌握其环境浓度和持久性,分析其代谢过程,降解路径和产物是研究抗生素类药物与耐药细菌(基因)间复杂关系的理论基础。
       我院谷成课题组针对土壤中广泛存在的青霉素类抗生素,研究了其在模拟土壤环境体系(针铁矿/重金属)中降解的过程和机制。研究发现,在中性pH条件下,土壤中的针铁矿和Zn能够协同催化青霉素类抗生素的快速水解,水解速率是针铁矿或Zn离子单独存在下的数百倍以上。针铁矿/Zn体系的协同催化水解主要是由于青霉素与针铁矿表面及吸附态Zn三者间的特异性络合作用,即青霉素中的羰基和羧基能与针铁矿表面的羟基和铁分别形成氢键和配位结合,稳定水解反应的中间体;而表面吸附态Zn的氢氧化物能作为强亲核试剂,催化β-内酰胺键的快速断裂和水解反应。该研究揭示了青霉素在土壤环境中的降解机制,为评估土壤中青霉素类抗生素药物的环境风险提供了重要的理论依据。

图1 青霉素在针铁矿/Zn体系中的水解机制

       上述研究成果近日在线发表在环境学科国际权威期刊Environmental Science & Technology (http://doi.org/10.1021/acs.est.9b02666),博士研究生盛峰为论文的第一作者,谷成教授为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金,江苏省自然科学基金的资助。

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