原核生物铁氧化蛋白质的分子结构、生化特性及生物技术应用综述

《FEMS Microbiology Reviews》：Biomolecular Mechanisms of Iron Oxidation in prokaryotes: a protein focused review

　　

摘要

原核生物对铁的氧化是一个具有广泛环境和生物技术意义的基本生物地球化学过程。尽管我们在系统层面对铁氧化途径的认识不断加深，但对于直接负责氧化亚铁[Fe(II)]的个别蛋白质的结构和生化特性仍知之甚少。这篇综述详细介绍了参与Fe(II)氧化的蛋白质的分子结构信息，这些蛋白质来自具有不同进化背景的微生物（包括嗜酸细菌、古菌和中性细菌），它们涵盖了需氧、厌氧和光养代谢策略。对于每种蛋白质（Cyc2、Cyt572、Cyc2PV-1、硫氰化蛋白、FoxC、PioAB复合体、MtoAB复合体和Iro），我们讨论了它们的结构特征、辅因子结合与定位以及氧化还原性质，并将实验生物化学结果与结构预测相结合。此外，我们还概述了包括分子动力学模拟和量子方法在内的更广泛的计算方法如何辅助实验数据，从而为铁氧化机制提供更深入的理解。最后，我们指出了现有的知识空白，并阐述了这些蛋白质在生物浸出、废水处理、生物修复和生物电催化等生物技术应用中的潜力，这些应用将从对这些蛋白质更深入的分子理解中受益。