假单胞菌MSW2介导药物微污染物生物降解的实验与计算研究及其环境修复意义

　　本研究针对药物和个人护理品环境污染问题，来自未知机构的研究人员通过实验与计算模拟（DFT和分子对接）探究了假单胞菌MSW2对乙酰氨基酚和羟氯喹的高效降解机制。结果表明该菌株3天降解95%乙酰氨基酚（1000 ppm），5天降解95%羟氯喹（50 ppm），并鉴定出降解产物1,4-苯醌和7-氯-4-喹啉胺。DFT计算揭示1,4-苯醌反应性显著提升，分子 docking 显示乙酰氨基酚与酰胺酶（2UXY）结合能达-26 kcal/mol，为污染物代谢机制及生物修复策略提供了新见解。

　　

通过紫外-可见光谱（UV-VIS spectroscopy）和高效液相色谱（HPLC）分析证实，从制药工业废水中分离出的耐受菌株Pseudomonas sp. MSW2（GenBank: PP800223.1）可高效降解两种药物污染物：3天内对1000 ppm乙酰氨基酚（acetaminophen）的降解率达95%，5天内对50 ppm羟氯喹（hydroxychloroquine）的降解率达95%，降解过程符合一级动力学模型，速率常数分别为0.65 d^?1和0.457 d^?1。

高分辨质谱（HRMS）和核磁共振氢谱（¹H NMR）分析鉴定出乙酰氨基酚的降解产物为1,4-苯醌（1,4-benzoquinone），羟氯喹的降解产物为7-氯-4-喹啉胺（7-chloro-4-quinolinamine）。通过密度泛函理论（DFT）计算获得的前线分子轨道能隙（HOMO-LUMO ΔEg）显示，1,4-苯醌的能隙（2.38 eV）显著低于乙酰氨基酚（5.35 eV），表明其稳定性降低且反应性增强；而羟氯喹与其降解产物的能隙相近（4.45 eV vs 4.55 eV），反应性未发生明显变化。

分子对接（molecular docking）模拟预测乙酰氨基酚与铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）酰胺酶（amidase, PDB ID 2UXY）之间存在强结合亲和力（-26 kcal/mol），氢键作用是关键相互作用机制。该研究结合实验与计算模拟，为药物污染物的生物降解路径及代谢产物生态风险评估提供了理论依据。