铜绿假单胞菌MCP4250：首个介导细菌向卤代硝基芳香化合物趋化运动的趋化感受器——通过感知TCA循环中间体实现污染物感知

《Applied Microbiology and Biotechnology》：MCP4250, a novel chemoreceptor, mediates chemotaxis toward halogenated nitrophenols in Cupriavidus sp. CNP-8

　　

摘要

细菌向合成卤代及硝基取代芳香化合物的趋化运动已被观察到；然而，细菌感知这些污染物的分子机制仍不清楚。铜绿假单胞菌（Cupriavidus）CNP-8菌株能够利用多种卤代硝基芳香化合物进行生长。在本研究中，我们证明了CNP-8菌株对几种卤代硝基酚的趋化响应。基因敲除和互补实验表明，一种甲基受体趋化蛋白（MCP），即MCP4250，参与细菌对单卤代和双卤代硝基酚的趋化运动。等温滴定量热法（ITC）分析表明，MCP4250的配体结合结构域（MCP4250LBD）不与卤代硝基酚结合，但能与顺乌头酸、柠檬酸、苹果酸、异柠檬酸和α-酮戊二酸结合，其中顺乌头酸为结合最紧密的配体。这表明MCP4250通过感知TCA循环中间体来触发细菌对卤代硝基酚的趋化运动。敲除mcp4250基因的LBD片段表明，MCP4250LBD在趋化响应中发挥重要作用。此外，通过定点诱变和ITC实验对推测的LBD口袋内的关键氨基酸残基进行了表征。系统发育分析表明，MCP4250具有独特的进化起源，与其他具有明确功能的趋化感受器不同。迄今为止，MCP4250是第一个被生化鉴定的介导细菌向卤代硝基芳香化合物趋化运动的趋化感受器，扩展了我们对趋化感受器多样性的理解，同时也提供了一个实例，展示了细菌如何通过代谢整合而非直接的底物-感受器相互作用来感知异源污染物。

要点

• MCP4250是第一个参与细菌向卤代硝基酚趋化运动的趋化感受器。

• MCP4250通过感知TCA循环中间体来触发细菌对卤代硝基酚的趋化运动。

• MCP4250具有独特的进化起源，与其他具有明确功能的趋化感受器不同。