奥奈达希瓦氏菌CctA介导周质甲基橙还原的电子传递机理

作     者：金小雨 李道波 郑晓丹 宋达 陈乐天 许玫英 JIN Xiaoyu;LI Daobo;ZHENG Xiaodan;SONG Da;CHEN Letian;XU Meiying

作者机构：华南农业大学生命科学学院广东广州510642 广东省科学院微生物研究所、华南应用微生物国家重点实验室、广东省菌种保藏与应用重点实验室广东广州510070 广东省环境保护微生物与区域生态安全重点实验室广东广州510070 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFA0910300) 国家自然科学基金(22176043) 广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金(2020GDASYL-20200103036,2022GDASZH-2022010201) 广州市基础研究计划(2023A04J0684) 

出 版 物：《微生物学报》 (Acta Microbiologica Sinica)

年 卷 期：2023年第63卷第10期

页      码：3843-3857页

摘      要：电活性微生物奥奈达希瓦氏菌的胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)在污染物降解、环境修复、生物电化学传感、能源利用等方面具有广泛的应用潜力;四血红素细胞色素CctA(small tetraheme cytochrome)是希瓦氏菌周质空间中最丰富的蛋白质之一,能够参与多种氧化还原过程,但目前对CctA在EET中的行为和机理认识仍然有限。【目的】研究阐明CctA蛋白在希瓦氏菌模式菌株MR-1周质空间以偶氮染料作为电子受体的EET中的作用,补充和拓展希瓦氏菌的厌氧呼吸产能机制。【方法】以周质还原型偶氮染料甲基橙(methyl orange,MO)作为电子受体,在mteal reduction(Mtr)蛋白缺失菌株Δmtr中研究MO的周质还原特点,并通过基因敲除和回补表达研究CctA蛋白在周质电子传递中的作用。【结果】在缺失Mtr通道的情况下,细胞色素CctA可以介导周质空间的电子传递而还原MO。重组表达CctA在低水平时,MO在周质空间中的还原速率与其表达水平呈正相关,更高水平的CctA表达无助于进一步提高MO的还原速率。蛋白膜伏安结果展示了CctA与周质空间内其他高电位氧化还原蛋白的显著区别,可能参与构成一条低电位的MO还原通道。【结论】从分子动力学层面揭示了CctA在周质MO还原中的独特电子传递行为,为进一步推进对细菌周质电子传递机制的理解,以及通过合成生物学设计或改造胞外氧化还原系统、强化生物电化学在污染物降解中的应用提供了重要信息。

主 题 词：细胞色素c 希瓦氏菌 周质蛋白 甲基橙 胞外电子传递 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-动物生产类] 0713[0713] 

核心收录：

D　O　I：10.13343/j.cnki.wsxb.20230088

馆 藏 号：203124074...