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赵方杰团队揭示从含砷饲料添加剂到临床药物的转化机制

发布日期: 2020-01-09 09:57:45 浏览次数:

洛克沙胂的化学名称为4-羟基-3-硝基苯胂酸,是一种在畜禽养殖业中广泛使用的含砷饲料添加剂,具有抗球虫、促生长和提亮肉色等作用。据报道,全球每年洛克沙胂用量超过1000吨。饲料中的洛克沙胂仅有少量会残留在畜禽体内,绝大部分会随着畜禽粪便的排放进入环境中。洛克沙胂本身的毒性较低,但在环境中容易转化为毒性强的无机砷化合物。鉴于洛克沙胂及其代谢产物对生态环境和人类健康构成的潜在威胁,洛克沙胂在环境中的转化过程和机制受到广泛的关注。

微生物在洛克沙胂的环境转化中起着重要的作用。赵方杰团队从砷污染的土壤中筛选到首例好氧洛克沙胂转化菌株Enterobactersp. CZ-1,并阐释了该菌株转化洛克沙胂的多条代谢途径,其中主要途径为:洛克沙胂经硝基还原作用转化为3-氨基-4-羟基苯胂酸,继而被乙酰化为较为稳定的N-乙酰基-4-羟基苯胂酸(图1)。值得一提的是,N-乙酰基-4-羟基苯胂酸是临床妇科药物滴维净的主效成分,用于治疗难治性阴道滴虫病。该研究结果发表在Environmental Pollution(Huanget al., 2019)。

为了进一步揭示菌株Enterobactersp. CZ-1将洛克沙胂转化为临床药物的分子机制,研究团队采用基因敲除与回补、异源表达和体外酶学试验等方法,从菌株CZ-1体内鉴定到两个负责将3-氨基-4-羟基苯胂酸转化为N-乙酰基-4-羟基苯胂酸的酶NhoA1和NhoA2(图1),其中NhoA1是菌株CZ-1体内主效的乙酰基转移酶,其催化活性为NhoA2的115倍。该研究成果不仅拓宽了对于乙酰基转移酶功能的认识,同时也为利用生物技术生产临床药物N-乙酰基-4-羟基苯胂酸提供了可用的基因与酶学材料。该研究成果近日以“N-HydroxyarylamineO-Acetyltransferases Catalyze Acetylation of 3-Amino-4-Hydroxyphenylarsonic Acid in the 4-Hydroxy-3-Nitrobenzenearsonic Acid Transformation Pathway ofEnterobactersp. CZ-1”为题,在线发表在Applied and Environmental Microbiology上。我校资环学院师资博士后黄科为两篇文章的第一作者,赵方杰教授为通讯作者,加拿大阿尔伯塔大学乐晓春教授为研究的合作者。这两项研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的资助。

图1.Enterobactersp. CZ-1转化洛克沙胂的主要途径及分子机制

AEM文章链接:https://aem.asm.org/content/86/2/e02050-19

Env. Pollut.文章链接:https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.01.076

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