辅因子结合与还原脱卤酶的相互作用决定了有机卤化物呼吸细菌中对钴胺素的利用方式

《Communications Biology》：Cofactor binding interactions with reductive dehalogenase shape cobamide utilization in organohalide-respiring bacteria

　　

摘要

在有机卤化物代谢过程中，选择性利用某些钴胺素（维生素B₁₂家族的酶辅因子）是一种常见的生理特征。这一生物地球化学过程对全球卤素循环及氯化污染物的生物修复至关重要。钴胺素结构的变化，尤其是其碱基部分，可能会干扰还原脱卤酶（RDase）的催化作用，甚至完全使能够代谢有机卤化物的细菌（OHRB）失去活性。然而，导致这种对特定钴胺素高度依赖性的分子机制仍不明确。本研究通过基于竞争的体内实验表明，RDase同源物在辅因子结合能力上存在显著差异，这直接反映了它们所对应的OHRB对不同钴胺素的选择性。通过结构建模与分子对接技术，我们进一步确定了可能与钴胺素结合及稳定性相关的活性位点特征和氨基酸残基。总体而言，我们的发现将OHRB利用钴胺素的能力与其RDase的分子结构联系起来，并建立了一种用于评估酶水平上钴胺素选择性的计算机模拟方法。鉴于天然存在的钴胺素碱基种类繁多，通过计算预测钴胺素与酶的兼容性为针对性干预和控制多种宿主相关及环境微生物群（例如产甲烷菌群）提供了独特途径。