生物信息学  2023, Vol. 21 Issue (3): 218-225  DOI: 10.12113/202109009
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引用本文 

王瑞萍, 岳士忠, 于家峰, 李季, 李洁明. 微囊藻毒素转运酶MlrD结构及生物学特性分析[J]. 生物信息学, 2023, 21(3): 218-225. DOI: 10.12113/202109009.
WANG Ruiping, YUE Shizhong, YU Jiafeng, LI Ji, LI Jieming. Analysis of structure and function of MlrD involved in microcystin transport[J]. Chinese Journal of Bioinformatics, 2023, 21(3): 218-225. DOI: 10.12113/202109009.

基金项目

国家自然科学基金项目(No.31300434);山东省自然科学基金项目(No.ZR2021QC135);德州学院人才引进项目(No.2019xjrc327、No.2019xjrc328)

通信作者

李洁明,副教授,博士生导师,研究方向:污染生态学,分子生态学.E-mail: lijieming@cau.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2021-09-17
修回日期: 2022-10-12
微囊藻毒素转运酶MlrD结构及生物学特性分析
王瑞萍 1, 岳士忠 1, 于家峰 1, 李季 2, 李洁明 2     
1. 山东省生物物理重点实验室(德州学院 生物物理研究院),山东 德州 253023;
2. 中国农业大学 资源与环境学院,北京 100193
摘要: 微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是一类由有毒蓝藻产生的具有肝毒性的环状七肽,生物降解能有效且持续的去除MCs,其中Mlr降解途径在MCs的生物降解过程中发挥了重要作用。转运酶MlrD被认为负责MCs及其降解产物的转运,但对于MlrD功能及其结构的研究依然缺乏。该文分析了MlrD的保守性并构建了其三级结构。结果表明,MlrD在MCs降解菌之间高度保守,MlrD二级结构由α-螺旋和无规则卷曲组成。进一步分析其活性位点为位于第2和3跨膜螺旋连接处的Gly69、Ala73、Asp74、Gly78、Arg79、Ala82、Ile83以及位于第5跨膜螺旋上的Phe142、Tyr143、Ala146、Val147、Gly150,可以通过突变或敲除活性位点研究其功能。该文为进一步研究MlrD的结构功能提供了理论基础,有助于深入了解MCs的转运及代谢机制。
关键词: 微囊藻毒素    MlrD    结构    功能    活性位点    
Analysis of structure and function of MlrD involved in microcystin transport
WANG Ruiping 1, YUE Shizhong 1, YU Jiafeng 1, LI Ji 2, LI Jieming 2     
1. Shandong Provincial Key Laboratory of Biophysics, Institute of Biophysics, Dezhou University, Dezhou 253023, Shandong China;
2. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: Microcystins (MCs) are hepatotoxic cyclic heptapeptides produced by cyanobacteria. The Mlr-dependent pathway plays a crucial role in the biodegradation of MCs. The MlrD protein is predicted to facilitate the transport of microcystins or degradation products. However, the actual functional and structural characteristics of MlrD still remain unknown. In this paper, the conservation and the three-dimensional (3D) structure of MlrD were analyzed. The results showed that MlrD was highly conserved among MCs degrading bacteria. The secondary structure of MlrD was composed of α-helix and coil structures. It was further speculated that the active sites were Gly69, Ala73, Asp74, Gly78, Arg79, Ala82, Ile83 located at the second and third transmembrane helix junctions, and Phe142, Tyr143, Ala146, Val147, Gly150 located on the fifth transmembrane helix. This study provides a theoretical basis for further research on the structure and function of MlrD and helps to understand the transport and metabolism mechanism of MCs.
Key Words: Microcystins    MlrD    Structure    Function    Active sites    

微囊藻毒素(Microcystins, MCs)是蓝藻中出现频率最广和危害最大的一种单环七肽肝毒素[1],分子量在1 000左右,一般结构见图 1,其中A、B是可变氨基酸,Adda的分子式为3-氨基-9-甲氧基-2, 6, 8-三甲基-10-苯基-4, 6-二烯酸,是MCs潜在的毒性基团[2]。由于A、B的可变性以及其它氨基酸甲基化与去甲基化的差异,使得MCs具有多种亚型[3-4],到2017年已发现240余种[5-6],其中MC-LR、-RR、-YR(L,R,Y分别代表亮氨酸、精氨酸、酪氨酸)在天然水体中出现频率最高,MC-LR毒性最大,其次为-RR,-YR[7]。MCs主要作用器官是肝脏,对生态系统及人类健康存在极大威胁。生物降解去除MCs因其安全、高效、成本低、无污染等特点引起了国内外的广泛研究。

图 1 MCs化学结构式[2] Figure 1 Chemical structure of MCs [2]

MCs的生物降解是在蛋白酶催化作用下完成的,目前的研究主要集中在基因功能方面。早期利用分子生物学手段研究发现,MCs降解菌Sphingomonas sp. ACM-3962 (MJ-PV) 在降解MC-LR的过程中,mlr基因簇发挥了重要作用,其中mlrA表达的水解酶(MlrA)通过断裂Adda-Arg键将环状MC-LR水解为线性,随后mlrB表达的酶(MlrB)将线性MC-LR的Ala-Leu键断裂,使其进一步裂解产生四肽,最终四肽在mlrC表达的酶(MlrC)的催化作用下裂解为更小片段[8-9]。后续通过异源表达的方式在其他降解菌中证实了mlrAmlrBmlrC的功能,同时表明MlrC能够直接降解线性MC-LR和-RR而无需MlrB的作用[10-12]。最初的研究表明,mlrDmlrA组成一个操纵子,并推论mlrD基因能够编码一种转运蛋白[8],但到目前为止并没有进一步研究mlrD基因的功能。本课题组曾试图通过基因敲除的方式研究野生菌Novosphingobium sp. THN1中mlrD基因的功能,但因同源双交换难以发生以及敲除后的菌株很快死亡,导致后续功能验证无法继续进行。通过生物信息学的手段探究MlrD结构特征,预测其活性位点,可为进一步研究其功能奠定基础。

对蛋白质序列进行分析有助于了解其结构和功能,进而为研究生物学功能提供关键信息[13]。Bourne等在发现mlr基因簇的同时,对ACM-3962降解酶Mlr蛋白的性质进行了分析[8],表明MlrA包括336个氨基酸残基,分子量为36.6 kD,预测等电点为9.76,存在信号肽,裂解位置在第26和27个氨基酸之间,之后通过序列比对预测并确认了其活性位点H260AIHNE265[14]。Xu等构建了MlrA的三级结构,并通过分子对接和定点突变验证了其他活性位点(Glu172、Trp176、His205、Trp201)[15]。Bourne等[8, 16]对MlrC蛋白序列进行分析,发现并证实了活性位点Asp167、His169、His191。Wang等[17]通过定点突变确定了其他几个活性位点,同时结合MlrC的三级结构进一步分析了活性位点在空间上的分布,推测了其活性口袋。

早期研究表明MlrD包含422个氨基酸残基,分子量为45.4 kD,预测等电点为9.83,有12个跨膜结构域,序列相似性结果显示MlrD属于PTR2超家族[8]。MCs降解酶MlrA、MlrB和MlrC的功能已经被证实,但被认为是转运蛋白的MlrD的功能及结构依然是未知的。近年来,随着基因组学和蛋白质组学的发展,数以万计的蛋白质三维结构尚待分析,但蛋白质结构的确定非常困难[18]。随着计算机技术的发展和已知三维结构蛋白的增多,对未知结构蛋白的预测成为可能。平均50%~70%的典型基因组可以使用计算技术进行结构建模[19]。预测蛋白质结构将有助于探索其活性位点及作用方式,进一步多角度了解MCs的降解。本研究在前人研究的基础上,全面的分析mlrD的序列特征,构建其三级结构,预测活性位点,为进一步研究mlrD的功能及结构提供理论依据。

1 数据来源及研究方法 1.1 MlrD注释及其蛋白序列特征分析

通过在NCBI数据库中检索并下载降解菌的ACM-3962的MlrD(MlrD-ACM-3962)蛋白序列,分别利用在线软件Cell-PLoc 2.0和Protscale分析该蛋白亚细胞定位和亲/疏水性。利用STRING数据库对蛋白相互作用关系进行分析。

在NCBI数据库搜索并下载MCs降解菌的MlrD及16S rDNA序列,同时下载外围基因的相应序列。用clusterW[20]进行多序列比对,MEGA7.0构建系统发育树,对mlrD亲缘关系和进化关系进行分析。

1.2 MlrD蛋白三级结构分析

利用HMMTOP工具分析MlrD二级结构,在PDB数据库中检索与MlrD-ACM-3962高度相似的蛋白,筛选模板蛋白并下载其三级结构,选取easymodeller 4.0(Modeller 9.20)[21]软件建模。首先将模板蛋白导入软件,通过模板比对、模板与目的蛋白比对等过程,构建9个模型。构建好的模型用Ramachandran图和Verify-3D [22-23]程序进行评估。评分都通过的模型作为最终的蛋白结构模型,并在PyMOL2中分析展示。

1.3 MlrD蛋白活性位点分析

在上述结构分析的基础上,进一步分析MlrD的保守结构,通过同一蛋白家族已有蛋白活性位点的分析,推测MlrD的活性位点。

2 结果与分析 2.1 MlrD-ACM-3962蛋白基本性质分析

对ACM-3962的MlrD蛋白的一级结构进行ProtScale分析,该多肽链的第182位异亮氨酸(Ile)和第361位的半胱氨酸(Cys)分别具有最高分值(1.500)和最低分(-2.867),即前者疏水性最强,后者亲水性最强(见图 2a)。利用ProtParam分析可知,氨基酸序列平均疏水指数为0.677,即该蛋白为疏水性蛋白。使用Cell-PLoc 2.0在线网站分析目标蛋白亚细胞定位,结果表明此蛋白质位于细胞内膜上。

图 2 MlrD蛋白亲水性及互作网络分析 Figure 2 Analysis of hydrophilicity and interaction network of MlrD protein

蛋白互作网络中的SCI_04307为MlrD蛋白序列,SCI_03700、nadK和SCI_01691与MlrD相互作用(见图 2b),其中nadK得分最高说明其与MlrD蛋白相互作用更紧密。nadK参与调节NAD和NADP的胞内平衡,是NADP生物合成的关键酶,特异性催化NAD腺苷部分2'-羟基的磷酸化生成NADP;SCI_03700是NADH焦磷酸酶,属于Nudix水解酶家族;SCI_01691为二肽/三肽转运酶。根据互作网络推测,MlrD可能参与了NADH的合成,MCs的转运可能是在MlrD与SCI_01691的协同作用下完成的。

2.2 MlrD的同源性分析

在ACM-3962菌株中首次鉴定出mlrD基因后,后续研究根据已经发现的序列,通过PCR或基因组测序,在其他降解菌中也发现了mlrD基因序列。本文通过在NCBI数据库中检索MCs降解菌的mlrD的基因序列,对降解菌及MlrD蛋白注释进行了总结(见表 1)。目前分离到的携带mlrD基因的降解菌共有17株,都属于α变形菌门,其中鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis sp.)有9株,占有最高的比例。由于有些菌株只测了mlrD基因的部分序列,所以在序列长度方面差异比较大。对mlrD的基因注释并不统一,可以分为三类,第一类(8株)注释为微囊藻毒素降解酶(包括THN1菌株中较为模糊地注释为参与了微囊藻毒素的降解);第二类注释为肽转运蛋白,其中6株为寡肽转运蛋白,1株(Novosphingobium sp. MD-1菌株)注释为二肽/三肽转运蛋白,1株(Sphingosinicella sp. strain JEZ-8L菌株)较为确定的注释为微囊藻毒素转运蛋白;第三类未进行注释(菌株Sphingopyxis sp. LH21和Sphingopyxis sp. C-1)。

表 1 MCs降解菌中MlrD的特征 Table 1 Characteristics of MlrD in diverse MCs-degradation bacteria

为进一步分析不同菌株之间MlrD的保守性,用clustal W进行了多序列比对,结果表明序列较短的MlrD是长序列中的一部分,不同菌株之间的MlrD是保守的。采用MEGA7.0 Neighbor-Joining法对mlrD基因及相应菌株的16S rDNA序列构建系统发育树,选取Myxococcus fulvus 124B02和Nitrosomonadales bacterium 0125_3作为外围基因,在mlr D基因发育树中,降解菌形成了三个分支。除Sphingopyxis sp.X20以外,Sphingopyxis属的降解菌形成了一个独立的分支(Clade Ⅰ),Sphingomonas属和Novosphingobium属的降解菌形成了一个分支(Clade Ⅱ)(见图 3a),这两个分支具有较近的亲缘关系,Sphingosinicella属和Rhizobium属形成了另一个分支(Clade Ⅲ)。16S rDNA基因发育树的结构(见图 3b)与mlrD基因相同,也形成了三个独立的分支,除Sphingopyxis sp.X20和Sphingosinicella microcystinivorans B9的分支位置不一致外,其余菌株分支与mlr D基因完全相同。

图 3 不同MCs降解菌系统发育分析 Figure 3 Phylogenetic analysis of various MCs-degrading bacteria
2.3 MlrD蛋白三级结构分析

在Bourne等[8]对MlrD-ACM-3962初步分析的基础上,构建了其三级结构模型。将MlrD-ACM-3962序列与PDB数据库中蛋白序列进行比较,根据比对的结果,发现与MlrD相似的蛋白较多,相似率在30%左右,大部分属于肽转运蛋白,充分利用较多的相似蛋白,采用Modeller多模板建模预测其三级结构。Modeller同源建模使用多个模板可以组合来自各个模板结构的信息,通常会提高模型的准确性[21]

根据相似性,以4ikxa、4ikva、4q65a、4oh3a、4xnia、4apsa、5mmta、4lepa、4w6va、6exsa、2xuta、6ei3a、5a2na蛋白为模板,通过模板蛋白互相比对、与目的蛋白比对、主链生成、loop区建模、模型优化[32],用Modeller构建9个模型。9个模型分别用Ramachandran图和Verify-3D评分进行评价,Ranmachandran图在最允许范围内氨基酸所占比例达到90%以上,被认为是一个高质量的模型[33],Verify-3D分析原子模型与自身序列在位置和环境上的兼容性,如果80%的氨基酸残基得分大于等于0.2,可认为模型是合理的[34]。经过比较,选取评分较高的模型(见图 4a),从Ramachandran图统计结果(见图 4b)可以看出,模型中93.0%的氨基酸在最允许区域内,5.9%在额外允许区域。Verify-3D评估结果表明85.78%的残基3D-1D评分大于等于0.2(见图 4c),即相容性是通过的。综上MlrD的三维结构具有一定的理论意义和参考价值。

图 4 MlrD蛋白三级结构及其评价 Figure 4 The 3D structure of MlrD and its evaluation

MlrD由422个氨基酸组成,HMMTOP二级结构预测表明由12个跨膜α-螺旋和无规则卷曲组成,没有β-折叠结构。在12个跨膜α-螺旋中,前6个与后6个跨膜α-螺旋结构域呈现出非常相似的拓扑结构,以一种假二次轴对称的方式存在,对称轴垂直于膜平面

2.4 MlrD蛋白功能及活性位点分析

经过保守结构域的查找,发现MlrD蛋白属于质子依赖型寡肽转运蛋白PTR2(Peptide transport)超家族,这个家族的蛋白属于二肽/三肽渗透酶,参与氨基酸运输与代谢。

PTR2家族有两个保守基序(Motif)序列,分别是位于第2和3跨膜螺旋连接处的GXXXADXXXGKXXTI(X代表任意氨基酸)和位于第5个跨膜螺旋上的FYXXINXG(X代表任意氨基酸),第二个保守motif在肽转运家族的所有成员中都表现出绝对的保守性[35-36]。在MlrD序列中这两个motif与PTR2具有一些差异(见图 5),第1个保守序列位于第2和3跨膜螺旋连接处,位于MlrD-ACM-3962的69-83 bp,氨基酸序列为GGWIADRFIGRSAAI,即上述保守序列中的K和T分别变成了R和A;第2个保守序列在MlrD中不存在,比较相似的序列位于第5个跨膜螺旋上142 -150 bp,氨基酸序列为FYYLAVSAG。这两个序列中个别氨基酸的差异可能是由于底物的差异性造成的,这些序列在不同MCs降解菌之间是保守的(见图 5)。综上所述,位于第2和3跨膜螺旋连接处的Gly69、Ala73、Asp74、Gly78、Arg79、Ala82、Ile83和位于第五个跨膜螺旋上的Phe142、Tyr143、Ala146、Val147、Gly150可能为MlrD的活性位点。

图 5 微囊藻毒素降解菌MlrD氨基酸序列的比对 Figure 5 Alignment of MlrD sequence of MCs-degrading bacteria
3 讨论

到目前为止,MlrD的功能并未通过实验证实,对其基因注释大多是根据序列保守性分析或依据前人的经验得到的,导致注释存在差异。

系统发育树分析表明mlrD和16S rDNA具有相同的拓扑结构。Qin等[25]的研究表明其他mlr基因构建的系统发育树都形成了三个主要分支,而且整体结构相同,表明mlrD基因与其他mlr基因具有相同的进化来源,整个mlr基因簇共同进行进化。经过多序列比对及系统发育树分析,表明MlrD在MCs降解菌之间是高度保守的,MlrD具有功能特异性。

Dziga等通过异源表达的方式研究MlrA、MlrB、MlrC的功能[10, 11, 14, 16-17, 37],表明在没有mlrD基因的情况下,菌株能够降解MCs及其产物,说明在异源表达菌株中mlrD基因对于MCs及其产物的转运和降解不是必需的,然而在异源表达菌株中的情况并不适应于野生菌。利用同源双交换敲除基因是研究野生菌基因功能的常用方法之一,但在对mlrD进行敲除时,因二次同源双交换难以发生,双交换菌株不稳定等原因,基因敲除没有成功,表明MlrD是菌株生长所必需的,大片段的缺失会导致菌株的死亡。通过生物信息学的方法预测MlrD活性位点,进一步采用活性位点碱基突变、敲除等方法,可在野生菌中进一步研究MlrD的功能。

保守结构域分析表明MlrD属于PTR2超家族,在膜转运蛋白分类数据库(TCDB)中,PTR是位于主要协助转运蛋白超家族(MFS)内的一个蛋白家族。MFS家族的蛋白大多数都含有400-600个氨基酸残基,大多数拥有12个跨膜α-螺旋[38],N端和C端分别由6个跨膜α螺旋组成,呈现出非常相似的拓扑结构,以假二次轴对称的方式存在[39-40]。MlrD的结构完全符合MFS家族的特性。MlrD的结构与上述特征相符合,从三级结构的角度说明MlrD属于MFS超家族。

MFS家族的蛋白都是次级转运蛋白的典型代表,利用膜内外底物浓度差产生的电化学势能转运底物[41-42],MCs及其产物可能通过浓度差在MlrD的作用下进出细胞。有研究表明,突变MFS上述两个保守序列会导致转运活性丧失[43-44],因此后续研究可以通过定点突变的或小片段基因敲除方法,突变或敲除GGWIADRFIGRSAAI和FYYLAVSAG这两个区域,深度了解MCs及其降解产物的转运。

4 结论

MCs降解菌的mlrD和16S rDNA系统发育树有相同的拓扑结构,MlrD蛋白属于PTR2超家族,其二级结构由α-螺旋和无规则卷曲结构组成,且完全符合PTR2家族的特性,可能的活性位点为位于第2和3跨膜螺旋连接处的Gly69、Ala73、Asp74、Gly78、Arg79、Ala82、Ile83和位于第5个跨膜螺旋上的Phe142、Tyr143、Ala146、Val147、Gly150,可以通过突变或敲除这两个结构域来研究其功能。

参考文献
[1]
徐慧敏, 闫海, 马松, 等. 鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素的生物降解[J]. 中国环境科学, 2014, 34(5): 1316-1321.
XU Huimin, YAN Hai, MA Song, et al. Biodegradation of microcystins by Sphingopyxis sp. USTB-05[J]. China Environmental Science, 2014, 34(5): 1316-1321. DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2014.05.044 (0)
[2]
孔赟, 徐向阳, 朱亮, 等. 环境水体微囊藻毒素微生物降解技术研究进展[J]. 应用生态学报, 2011, 22(6): 1646-1652. DOI: CNKI:SUN:YYSB.0.2011-06-039.
KONG Yun, XU Xiangyang, ZHU Liang, et al. Microbial degradation of microcystins in water environment: A review[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(6): 1646-1652. DOI: CNKI:SUN:YYSB.0.2011-06-039. (0)
[3]
卫玮, 肖雯. 藻毒素的类型危害和防治[J]. 生物学通报, 2004, 39(8): 21-23.
WEI Wei, XIAO Wen. Types, hazards and control of algal toxins[J]. Bulletin of Biology, 2004, 39(8): 21-23. DOI:10.3969/j.issn.0006-3193.2004.08.010 (0)
[4]
HITZFELD B C, HOGER S J, DIETRICH D R. Cyanobacterial toxins: Removal during drinking water treatment, and human risk assessment[J]. Environmental Health Perspectives Supplements, 2000, 108(Suppl 1): 113-122. DOI:10.1289/ehp.00108s1113 (0)
[5]
SVIRCEV Z, DROBAC D, TOKODI N, et al. Toxicology of microcystins with reference to cases of human intoxications and epidemiological investigations of exposures to cyanobacteria and cyanotoxins[J]. Archives of Toxicology, 2017, 91(2): 621-650. DOI:10.1007/s00204-016-1921-6 (0)
[6]
MERILUOTO J, SPOOF L, CODD G A. A tables of microcystins and nodularins. In: Handbook of cyanobacterial monitoring and cyanotoxin analysis[M]. Hoboken, NJ, USA: Meriluoto, J., Spoof, L., Codd, G. A, 2017. (0)
[7]
张维昊, 徐小清, 丘昌强. 水环境中微囊藻毒素研究进展[J]. 环境科学研究, 2001, 14(2): 57-61.
ZHANG WeiHao, XU Xiaoqing, QIU Changqiang. Advance in study on Microcystins in Aquatic Environment[J]. Research of Environmental Sciences, 2001, 14(2): 57-61. DOI:10.3321/j.issn:1001-6929.2001.02.017 (0)
[8]
BOURNE D G, RIDDLES P, JONES G J, et al. Characterisation of a gene cluster involved in bacterial degradation of the cyanobacterial toxin microcystin LR[J]. Environmental Toxicology, 2001, 16(6): 523-534. DOI:10.1002/tox.10013 (0)
[9]
BOURNE D G, JONES G J, BLAKELEY R L, et al. Enzymatic pathway for the bacterial degradation of the cyanobacterial cyclic peptide toxin microcystin LR[J]. Applied & Environmental Microbiology, 1996, 62(11): 4086-4094. DOI:10.1016/S0027-5107(96)00126-1 (0)
[10]
DZIGA D, WASYLEWSKI M, SZETELA A, et al. Verification of the role of MlrC in microcystin biodegradation by studies using a heterologously expressed enzyme[J]. Chemical Research in Toxicology, 2012, 25(6): 1192-1194. DOI:10.1021/tx300174e (0)
[11]
SHIMIZU K, MASEDA H, OKANO K, et al. Enzymatic pathway for biodegrade-ing microcystin LR in Sphingopyxis sp. C-1[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2012, 114(6): 630-634. DOI:10.1016/j.jbiosc.2012.07.004 (0)
[12]
WANG Huasheng, YAN Hai, MA Song, et al. Characterization of the second and third steps in the enzymatic pathway for microcystin-RR biodegradation by Sphingopyxis sp. USTB-05[J]. Annals of Microbiology, 2014, 65(1): 495-502. DOI:10.1007/s13213-014-0885-0 (0)
[13]
LEWIS T E, SILLITOE I, ANDREEVA A, et al. Genome3D: A UK collaborative project to annotate genomic sequences with predicted 3D structures based on SCOP and CATH domains[J]. Nucleic Acids Research, 2013, 41: D499-D507. DOI:10.1093/nar/gks1266 (0)
[14]
DZIGA D, WLADYKA B, ZIELINSKA G, et al. Heterologous expression and characterisation of microcystinase[J]. Toxicon, 2012, 59(5): 578-586. DOI:10.1016/j.toxicon.2012.01.001 (0)
[15]
XU Qianqian, FAN Jinhui, YAN Hai, et al. Structural basis of microcystinase activity for biodegrading microcystin-LR[J]. Chemosphere, 2019, 236: 124281. DOI:10.1016/j.chemosphere.2019.07.012 (0)
[16]
DZIGA D, ZIELINSKA G, WLADYKA B, et al. Characterization of enzymatic activity of MlrB and MlrC proteins involved in bacterial degradation of cyanotoxins microcystins[J]. Toxins, 2016, 8(76): 1-13. DOI:10.3390/toxins8030076 (0)
[17]
WANG Ruiping, LI Jieming, LI Ji, et al. Functional and structural analyses for MlrC enzyme of Novosphingobium sp. THN1 in microcystin-biodegradation: Involving optimized heterologous expression, bioinformatics and site-directed mutagenesis[J]. Chemosphere, 2020, 255: 126906. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.126906 (0)
[18]
SCHWEDE T, KOPP J, GUEX N, et al. SWISS-MODEL: an automated protein homology-modeling server[J]. Nucleic Acids Research, 2003, 31(13): 3381-3385. DOI:10.1093/nar/gkg520 (0)
[19]
MUKHERJEE S, SZILAGYI A, ROY A, et al. Genome-wide protein structure prediction, in multiscale approaches to protein modeling: Structure prediction, dynamics, thermodynamics and macromolecular assemblies[M]. Springer New York: Kolinski, Editor, 2011. (0)
[20]
LARKIN M A, BLACKSHIELDS G, BROWN N P, et al. Clustal W and Clustal X version 2.0[J]. Bioinformatics, 2007, 23(21): 2947-2948. DOI:10.1093/bioinformatics/btm404 (0)
[21]
WEBB B, SALI A. Comparative protein structure modeling using modeller[J]. Current Protocols in Protein Science, 2016, 86(1): 2.9.1-2.9.37. DOI:10.1002/cpps.20 (0)
[22]
BOWIE J U, LUTHY R F, EISENBERG D. A method to identify protein sequences that fold into a known three-dimensional structure[J]. Science, 1991, 253(5016): 164-170. DOI:10.1126/science.1853201 (0)
[23]
LUTHY R, BOWIE J F, EISENBERG D. Assessment of protein models with three-dimensional profiles[J]. Nature, 1992, 356(6364): 83-85. DOI:10.1038/356083a0 (0)
[24]
LEZCANO M A, MORON-LOPEZ J, AGHA R, et al. Presence or absence of mlr genes and nutrient concentrations co-determine the microcystin biodegradation efficiency of a natural bacterial Community[J]. Toxins (Basel), 2016, 8(318): 1-17. DOI:10.3390/toxins8110318 (0)
[25]
QIN Lian, ZHANG Xiaoxing, CHEN Xiaoguo, et al. Isolation of a novel microcystin-degrading bacterium and the evolutionary origin of mlr gene cluster[J]. Toxins (Basel), 2019, 11(5): 269. DOI:10.3390/toxins11050269 (0)
[26]
ZHU Xiaoyun, SHEN Yitian, CHEN Xiaoguo, et al. Biodegradation mechanism of microcystin-LR by a novel isolate of Rhizobium sp. TH and the evolutionary origin of the mlrA gene[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, 115: 17-25. DOI:10.1016/j.ibiod.2016.07.011 (0)
[27]
JIANG Yongguang, SHAO Jihai, WU Xingqiang, et al. Active and silent members in the mlr gene cluster of a microcystin-degrading bacterium isolated from Lake Taihu, China[J]. FEMS Microbiology Letters, 2011, 322(2): 108-114. DOI:10.1111/j.1574-6968.2011.02337.x (0)
[28]
HO L, HOEFEL D, SAINT C P, et al. Isolation and identification of a novel microcystin-degrading bacterium from a biological sand filter[J]. Water Research, 2007, 41(20): 4685-4695. DOI:10.1016/j.watres.2007.06.057 (0)
[29]
MAGHSOUDI E, FORTIN N, GREER C, et al. Cyanotoxin degradation activity and mlr gene expression profiles of a Sphingopyxis sp. isolated from Lake Champlain, Canada[J]. Environmental Science Processes & Impacts, 2016, 18(11): 1417-1426. DOI:10.1039/c6em00001k (0)
[30]
谢维, 吴涓, 李玉成, 等. 一株微囊藻毒素降解菌的筛选及鉴定[J]. 生物学杂志, 2012, 29(6): 35-38.
XEI Wei, WU Juan, LI Yucheng, et al. Screening and identification of microcystins degrading bacterial strain[J]. Journal of Biology, 2012, 29(6): 35-38. DOI:10.3969/j.issn.2095-1736.2012.06.035 (0)
[31]
SOMDEE T, THUNDERS M, RUCK J, et al. Degradation of[Dha(7)]MC-LR by a microcystin degrading bacterium isolated from lake Rotoiti, New Zealand[J]. ISRN Microbiology, 2013, 2013: 596429. DOI:10.1155/2013/596429 (0)
[32]
FISER A, SALI A. Modeller: Generation and refinement of homology-based protein structure models[J]. Methods in Enzymology, 2003, 374(374): 461. DOI:10.1016/s0076-6879(03)74020-8 (0)
[33]
RAMACHANDRAN G N, RAMAKRISHNAN C, SASISEKHARAN V. Stereochemistry of polypeptide chain configurations[J]. Journal of Molecular Biology, 1963, 7(1): 95-99. DOI:10.1016/S0022-2836(63)80023-6 (0)
[34]
LUTHY R, BOWIE J U, EISENBERG D. Assessment of protein models with three-dimensional profiles[J]. Methods in Enzymology, 1997, 277: 396-404. DOI:10.1016/S0076-6879(97)77022-8 (0)
[35]
PAULSEN I T, SKURRAY R A. The POT family of transport proteins[J]. Trends in Biochemical Sciences, 1994, 19(10): 404. DOI:10.1016/0968-0004(94)90087-6 (0)
[36]
DANIEL H, SPANIER B, KOTTRA G, et al. From bacteria to man: Archaic proton-dependent peptide transporters at work[J]. Physiology, 2006, 21: 93-102. DOI:10.1152/physiol.00054.2005 (0)
[37]
WANG Ruiping, LI Jieming, JIANG Yongguang, et al. Heterologous expression of mlrA gene originated from Novosphingobium sp. THN1 to degrade microcystin-RR and identify the first step involved in degradation pathway[J]. Chemosphere, 2017, 184: 159-167. DOI:10.1016/j.chemosphere.2017.05.086 (0)
[38]
SAIER M H. Genome archeology leading to the characterization and classification of transport proteins[J]. Current Opinion in Microbiology, 1999, 2(5): 555-561. DOI:10.1016/S1369-5274(99)00016-8 (0)
[39]
孙林峰, 王佳伟, 颜宁. MFS超家族转运蛋白结构与分子机制的研究[J]. 生命科学, 2011, 23(11): 1052-1056.
SUN Linfeng, WANG Jiawei, YAN Ning. Molecular mechanisms of the major facilitator superfamily transporters[J]. Chinese Bulletin of Life Sciences, 2011, 23(11): 1052-1056. (0)
[40]
张伟欣, 李春阳, 陈秀兰. 细菌肽转运蛋白的研究进展[J]. 微生物学通报, 2014, 41(9): 1856-1863.
ZHANG Weixin, LI Chunyang, CHEN Xiulan. Advances in bacterial peptide transporters[J]. Microbiology China, 2014, 41(9): 1856-1863. DOI:10.13344/j.microbiol.china.130787 (0)
[41]
MALONEY P C. The molecular and cell biology of anion transport by bacteria[J]. Bioessays, 1992, 14(11): 757-762. DOI:10.1002/bies.950141106 (0)
[42]
MALONEY P C. Microbes and membrane biology[J]. FEMS Microbiology Reviews, 1990, 87: 91-102. DOI:10.1016/0378-1097(90)90699-Q (0)
[43]
HAUSER M, KAUFFMAN S, NAIDER F, et al. Substrate preference is altered by mutations in the fifth transmembrane domain of Ptr2p, the di/tri-peptide transporter of Saccharomyces cerevisiae[J]. Molecular Membrane Biology, 2005, 22(3): 215-227. DOI:10.1080/09687860500093248 (0)
[44]
FEI Y J, LIU W, PRASAD P D, et al. Identification of the histidyl residue obligatory for the catalytic activity of the human H+/peptide cotransporters PEPT1 and PEPT2[J]. Biochemistry, 1997, 36(2): 452-460. DOI:10.1021/bi962058p (0)