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微生物代谢国家重点实验室在环境毒物分解代谢分子机制研究取得系列重要成果

来源:win007足球即时比分 发布时间 :2014-04-22  阅读次数 :2694

       近日,球探比分007微生物代谢国家重点实验室-微生物分解代谢方向研究又取得重要突破,许平教授研究团队连续在微生物学重要期刊Molecular Microbiology发表三篇研究论文,进一步阐述尼古丁等环境毒物的降解机制。

       在烟草加工过程中会产生大量富含尼古丁等烟碱类化合物的固体和液体废弃物,易进入地下水对环境造成一定的影响,因此降低烟草废弃物中尼古丁含量对于维护人类的健康和环境保护有着重要的意义。恶臭假单胞菌S16能够以尼古丁作为底物生长并将其完全矿化,在降低烟草中尼古丁含量和处理烟草废物的过程中发挥重要作用。课题组成员通过研究假单胞菌属中参与重要环境毒物尼古丁分解代谢的一个新的调控蛋白NicR2与DNA的结合方式,发现NicR2虽然包含helix-turn-helix (HTH) motif,其结合DNA的方式却与β-片型调控蛋白类似。在此基础上,提出了一种新的HTH型调控蛋白结合DNA的模型。该研究成果《An unusual repressor controls the expression of a crucial nicotine-degrading gene cluster in Pseudomonas putida S16》以封面论文的形式发表在Molecular Microbiology上。

 

 

       该尼古丁微生物分解代谢途径中还存在许多具有重要的生物化学研究价值和化学催化应用价值的酶。研究团队成功解析了N-甲酰马来酰胺酸脱甲酰基酶Nfo与马来酰胺酸脱氨基酶Ami的晶体结构,以及Ami与其产物马来酸的复合物的晶体结构。通过酶活性动力学检测、计算机分子对接模拟、量子化学计算,揭示了Nfo与Ami虽然同为酰胺水解酶,但却有着针对各自底物量身定制的活性位点结构,从而不能互相交换酰胺底物进行交叉水解反应的特殊巧妙的分子机制。研究成果发表在了同期的Molecular Microbiology上《Structural insights into the specific recognition of N-heterocycle biodenitrogenation-derived substrates by microbial amide hydrolases》。

       同时研究团队还发表了S16菌株尼古丁降解过程中关键酶-马来酸异构酶Pp-Iso结构的研究成果《Structural and computational studies of the maleate isomerase from Pseudomonas putida S16 reveal a breathing motion wrapping the substrate inside》,揭示了底物马来酸被马来酸异构酶完全包裹在内部,而不像通常底物处在酶分子表面的沟或口袋里。通过分子动力学模拟,发现马来酸异构酶有两个loop,像开关一样一张一合,控制底物的进入与产物的释放。马来酸异构酶采取这种特殊的方式,催化马来酸双键的顺反异构,并防止副反应的发生,为异构酶的底物结合和催化机制提供了重要参考。

       研究团队几位成员-吴更教授、唐鸿志副教授、赵一雷教授等在该课题的研究过程中充分发挥各自在结构生物学、分子生物学、计算化学研究技术上的优势,和多名研究生王丽娟、陈朵朵、吕洋、陈启华等数年努力工作,终于在微生物学领域权威刊物Mol Microbiol连续发表了上述三篇重要论文。该项系统的工作将为难降解有机污染物微生分解代谢机制的解析和相关生物资源有效利用提供指导和帮助。该研究得到了国家自然科学基金重点项目(31230002)和创新研究群体基金(31121064)以及上海市青年科技启明星计划(13QA1401700)等的支持。

 

 

       由于在应用与环境微生物学(Applied & Environmental Microbioloy),尤其在环境污染物毒物的微生物分解代谢领域的卓越贡献,许平教授最近当选为美国医学与生物工程院(American Institute for Medical and Biological Engineering, AIMBE)会士(Fellow)。授聘仪式已于3月24日在美国首都华盛顿DC美国科学院演讲大厅举行。AIMBE(http://aimbe.org/)汇聚了世界上最具创新的医学与生物工程领域的学术精英,其会士(AIMBE College of Fellows)由世界医学与生物工程领域最杰出(Top 2%)的学者组成,每年经过国际同行推荐与严格评选产生,最后一轮须经现有的Fellows投票产生。

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