合成生物催化剂 摘译自:  

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0498-z

 

胞外电子传递(EET)机制描述的是微生物电子从胞质传递到胞外的生物电化学过程,矿物呼吸菌依赖于血红素实现电子电子传递,但更多的EET仍留待发现。产单核细胞李斯特菌是一种与植物腐败分解相关的革兰氏阳性菌,进入哺乳动物后则变成了胞内病原体。研究人员通过转座子库的方法,分析得到产单核细胞李斯特铁离子还原能力下降的8个基因,获得一种独特的依赖于黄素的新型EET。该基因座编码的一种新型的NADPH还原酶,通过定位在不同膜上的醌类化合物将其转运的电子与氧化呼吸链分隔开,其他蛋白则促进胞外黄素蛋白及游离黄素的装配,将电子传递给胞外电子受体,这样便以革兰氏阳性菌的单层膜结构实现了一种简单的电子传递系统,并支持其在无发酵性碳源培养基上的生长。此次发现的EET相关的基因其同源物广泛存在于数百种厚壁菌门的物种中,与EET基因直系同源的基因广泛存在于一些人类病原菌、共生菌以及工业乳酸菌中,这也能解释之前一些菌种存在的EET现象,这种以黄素为基础的EET机制丰富了我们对微生物电化学活动的了解。

 

 


深入分析其相关基因及电子传递链可知,其ndh2编码的蛋白Ndh2其在N端具有一IINADPH脱氢酶结构域,其C端却还有功能酶所没有的跨膜结构域,是一种新型的NADPH脱氢酶,在EET基因座上另外两个基因dmkAdmkB表达的蛋白与细菌体内催化醌类化合物(DMK)合成最后步骤的高度保守的酶直系同源,类比猜测不同的醌类化合物和NADPH脱氢酶将呼吸链与EET的电子流分隔开。蛋白RibUFmnA摄取FAD然后将其传递给FmnB,然后FmnBFAD为底物,催化PplA形成具有电子接收能力的FMN-PplANADPH中的电子经Ndh2传递给DMK,然后从DMK传递给PplA上的FMNs或是外界游离的黄素,在这之间电子也可能经由与EET基因座上功能尚未鉴定出来的蛋白EetA/B,最后传递给电子受体。

                                                                    

                                                                                                         (李虎 摘译)

 

 


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