头孢氨苄是一种广泛用于治疗细菌感染的半合成β-内酰胺类抗生素，其难于被降解，易在环境中长期残留，引起抗生素耐药性，从而对环境生态安全和人类健康造成危险。

微生物降解是去除环境中头孢氨苄的有效策略。然而，具有高效降解头孢氨苄能力的微生物资源较少，且对于微生物降解头孢氨苄的分子机制尚缺乏了解。河北大学董四君团队从我国沿海近岸海水沉积物中成功分离一株头孢氨苄高效降解菌Brevundimonas sp. CEF1，该菌株在8 小时可降解94.26%的头孢氨苄。该研究首次发现Brevundimonas属细菌具有降解头孢氨苄的能力。利用高分辨质谱技术，鉴定了21种头孢氨苄的降解产物，其中多数为首次报道，并且这些降解产物的抗菌活性显著低于头孢氨苄，从而极大地降低了头孢氨苄的潜在危害。

进一步通过基因组和转录组分析，分析了Brevundimonas sp. CEF1降解头孢氨苄的分子机制。发现与应激反应、酶促转化相关的基因参与了头孢氨苄的降解，其中β-内酰胺酶和细胞色素P450酶介导了头孢氨苄降解的关键初始步骤。通过异源表达进一步证实了β-内酰胺酶在头孢氨苄降解中的作用。此外，通过分子对接、分子动力学模拟和定点突变等鉴定了β-内酰胺酶降解头孢氨苄的催化中心，其主要由关键氨基酸Ser197，Arg257，Tyr262，Tyr287，Trp390和Asn408组成。该研究提出了新型头孢氨苄生物降解途径及其分子机制，并有望为β-内酰胺类抗生素污染的工业废水处理及环境修复提供新的生物资源。

图 头孢氨苄降解菌的筛选、鉴定、组学分析及酶功能验证

相关研究成果近期发表在Chemical Engineering Journal（中科院一区Top，Q1，IF=13.2）上。河北大学生命科学学院在读博士研究生寇博翔为论文第一作者，董四君教授和马丹教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(SQ2023YFC3905100)和国家自然科学基金(32101371)等项目资助。

论文链接：Kou BX, Wang YJ., Dong YY, Wang TT, Wang ZX, Wang JH, Ma D*, Dong, SJ*. 2025. Efficient degradation of cephalexin by newly isolated strain Brevundimonas sp. CEF1 and its biodegradation mechanisms. Chemical Engineering Journal, 522, 167124. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167124.