新型TdsD硝基还原酶：催化机制与底物特异性研究及其在细胞毒性调控中的意义

本研究针对硝基芳香族化合物及醌类物质的生物转化与细胞毒性机制，来自土壤宏基因组的新型TdsD硝基还原酶（TdsD1）被首次系统表征。研究人员发现其遵循"乒乓机制"完成醌的双电子还原与硝基芳香物的四电子还原，活性受经典抑制剂双香豆素与Cibacron blue抑制。该酶虽与NfsA/NfsB同源性低，但通过计算模拟证实其FMN异咯嗪环定位相似，且对2-羟基-1,4-萘醌衍生物展现高活性，保守残基Arg27与Ser53可能为关键作用位点，为硝基还原酶超家族功能演化提供新见解。

　　

硝基还原酶（Nitroreductase, NR）催化醌类和硝基芳香化合物的还原反应，这一过程对其潜在细胞毒性效应及生物降解性具有重要影响。本研究聚焦于从土壤宏基因组中发掘的TdsD硝基还原酶（TdsD1）——一个硝基还原酶超家族中尚未被充分探索的分支成员。与典型I型硝基还原酶NfsA和NfsB类似，TdsD1通过“乒乓机制”（ping-pong mechanism）进行催化，其中醌类发生双电子还原，而硝基芳香化合物则进行四电子还原，且氧化半反应为速率限制步骤。TdsD1的活性同样受到经典硝基还原酶抑制剂双香豆素（dicoumarol）和Cibacron blue的抑制。尽管TdsD1与NfsA/NfsB亚家族酶的同源性较低，序列比对与计算机模型模拟提示其FMN异咯嗪环可能以类似方式定位于亚基间隙。该酶对硝基芳香化合物和醌类（尤其是2-羟基-1,4-萘醌衍生物）表现出与NfsA/NfsB相似的特异性，其与氧化剂及其他配体的结合特性可能归因于活性位点中保守的Arg²⁷和Ser⁵³残基。