多样且新颖的镧系元素结合型PQQ依赖性酶

最早被描述的吡咯喹啉醌依赖性（PQQ-dependent）八叶片β-螺旋桨蛋白是钙（Ca）依赖性的，但许多同源细菌酶则是镧系元素（Ln）依赖性的。钙依赖性六叶片β-螺旋桨PQQ依赖性脱氢酶的发现，推动了在细菌中寻找镧系元素依赖性六叶片β-螺旋桨PQQ依赖性酶。利用对来自风化岩石序列的计算机结构预测，我们在77个门的细菌中鉴定出约22,000种PQQ六叶片β-螺旋桨蛋白，其中63%的序列具有结合Ln所需的活性位点残基。对来自未培养绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）的酶进行了生物化学验证，证实其可结合PQQ和La。在结构模型中，结合Ln的周质蛋白与TonB依赖性转运蛋白相互作用，这可能使Ln的摄取成为可能。大多数基因组还编码预测的Ln和PQQ依赖性八叶片脱氢酶，这些酶与多种醇脱氢酶和糖脱氢酶聚为一支。因此，Ln依赖性的六叶片和八叶片PQQ依赖性β-螺旋桨蛋白被认为参与风化岩石和土壤中多种碳底物代谢。我们预测，许多PQQ依赖性的微生物酶都具有镧系元素依赖性。

最早被描述的吡咯喹啉醌依赖性（PQQ-dependent）八叶片β-螺旋桨蛋白依赖于钙（Ca），但许多同源细菌酶则依赖于镧系元素（Ln）。钙依赖性六叶片β-螺旋桨PQQ依赖性脱氢酶的发现，促使人们在细菌中寻找镧系元素依赖性的六叶片β-螺旋桨PQQ依赖性酶。通过对来自风化岩石的序列进行计算机结构预测，我们在77个门的细菌中鉴定出约22,000种PQQ六叶片β-螺旋桨蛋白，其中63%的序列具有结合Ln所需的活性位点残基。对来自未培养绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）的酶进行了生物化学验证，证实其能够结合PQQ和La。在结构模型中，结合Ln的周质蛋白与TonB依赖性转运蛋白相互作用，这可能使Ln摄取成为可能。大多数基因组还编码预测的Ln和PQQ依赖性八叶片脱氢酶，这些酶与多种醇脱氢酶和糖脱氢酶聚类。因此，Ln依赖性的六叶片和八叶片PQQ依赖性β-螺旋桨蛋白被认为参与了风化岩石和土壤中多样化碳底物的代谢。我们预测，许多PQQ依赖性的微生物酶都依赖于镧系元素。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.10.737718v1?rss=1

🏷️ 镧系元素依赖 PQQ依赖性酶 β-螺旋桨蛋白 细菌代谢 结构预测