钨依赖性醛解毒过程中电子分岔"插头"与蛋白纳米线的结构解析

来自Acetomicrobium mobile的研究人员通过高分辨率冷冻电镜技术解析了WorABCSL复合物结构，揭示了三聚体WorSL单元通过铁硫簇纳米线将三个钨吡喃蝶呤(Tuco)催化位点与电子分岔核心相连的独特架构，为理解肠道微生物中醛类解毒和短链脂肪酸生成机制提供了结构基础。

　　

这项研究聚焦于含钨氧化还原酶(WOR)家族的神秘工作机制。这些酶类配备着独特的钨吡喃蝶呤(Tuco)辅因子，在自然界中以单体(WorL)或异源二聚体(WorLS)形式存在，能够将醛类氧化为相应羧酸，同时还原铁氧还蛋白。特别有趣的是，某些细菌的WORs还包含BfuABC家族的三个额外亚基，形成嵌合体WorABCSL酶，可催化电子分岔反应——将醛氧化与同时还原铁氧还蛋白和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)相耦合。

在人类肠道微生物中，这种由WorABSL介导的电子分岔机制被认为具有双重功效：既能解毒烹饪食物产生的有害醛类，又能在钨中心催化下将乳酸转化为有益的短链脂肪酸。研究人员从运动乙酰微菌(Acetomicrobium mobile)中纯化出WorABCSL复合物，通过冷冻电镜(cryo-EM)捕捉到其高分辨率三维结构。令人惊讶的是，该结构展现出1:3的WorABC与WorSL化学计量比，三个WorSL单元像纳米线般排列——从WorL中的三个Tuco催化位点出发，经由WorS中串联的多个铁硫簇([Fe-S])，最终汇聚到单一的电子分岔核心WorABC。这种精巧的架构不仅将三个Tuco依赖的醛氧化位点与电子分岔过程相连，还可能显著提升环境醛类的氧化效率。