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微囊藻毒素降解酶MlrA的结构功能分析

Structural and functional analysis of MlrA from microcystin-degrading bacteria

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MlrA(亦称microcystinase)是微囊藻毒素(microcystins,MCs)细菌降解途径中负责催化起始反应的关键蛋白酶,其结构特征与底物水解机制尚未明确.使用折叠识别法构建MlrA分子模型,通过分子对接和定点突变分析了酶-底物的结合方式与相互作用,结合蛋白重组表达对酶活性影响机制等进行了探究.结果表明MlrA是定位于细菌细胞质膜的整合膜蛋白,主要由8个跨膜α-螺旋(TM1～8)组成,功能结构域ABI(TM4～7)形成向周质空间开放的底物反应空腔.MlrA催化残基(E172、H205、H260和N264)位于膜内,其侧链投射至反应腔内部.微囊藻毒素LR(MC-LR)采用β-发夹构型与酶结合并将易裂键暴露于水分子附近,其水解机制为E172和H205通过一般碱催化将水分子去质子化激活,对Adda-Arg肽键羰基碳进行亲核攻击;接着H260和N264构成氧阴离子穴以稳定过渡态氧阴离子;最后H205或E172催化胺离去基团发生质子化,使四面体氧阴离子中间体崩解.此外,MlrA不是金属蛋白酶,无法与金属离子(Ⅱ)配位结合,菲咯啉类化合物使酶分子发生非特异性解折叠而失活,EDTA对底物结合位点具有竞争作用.本研究揭示了MlrA的属性与水解机制,为进一步探索MCs微生物降解机理提供一定参考依据.

潘禹、王华生、詹鸿峰、孙缓缓、范超、刘祖文、闫海

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江西理工大学土木与测绘工程学院,江西赣州341000

北京科技大学化学与生物工程学院,北京100083

微囊藻毒素 酶 生物催化 分子模拟 酶促机制

国家自然科学基金国家自然科学基金江西省自然科学基金江西省教育厅科学技术研究项目

214670092167701120192BAB203017GJJ190445

2021

10.11949/0438-1157.20200729

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2021.72(3)
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