《Food Bioscience》：Domain Truncation of
Bacillus velezensis CotA Laccase Reveals an Efficient Degradation Mechanism for Aflatoxin B
1 and Zearalenone
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摘要本研究对比了Bacillus velezensis来源的BvCotA与Bacillus subtilis来源的CotA，旨在探究结构域缺失对催化性能及霉菌毒素降解效果的影响。序列与结构分析显示，BvCotA的第三结构域存在截短现象。尽管如此，BvCotA仍能降解黄曲霉毒素B1
摘要
本研究对比了Bacillus velezensis来源的BvCotA与Bacillus subtilis来源的CotA，旨在探究结构域缺失对催化性能及霉菌毒素降解效果的影响。序列与结构分析显示，BvCotA的第三结构域存在截短现象。尽管如此，BvCotA仍能降解黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮，这两种酶在70°C的弱碱性条件下都能发挥最佳活性，不过BvCotA的催化效率较低。光谱分析与ICP检测证实其不存在典型的T1铜中心。分子对接与动力学模拟表明，底物结合主要通过以Trp409为中心的局部残基网络实现，该网络通过疏水作用和范德华力保持稳定。结构域截短实验表明，即便第三结构域部分或完全缺失，该酶仍能保持活性并在食品基质中具备降解能力。能量分解分析进一步显示，催化作用是由局部“能量热点”网络驱动的，这使得该酶在结构域缺失的情况下仍能保持功能。降解产物分析及斑马鱼实验均证实了其具有显著的解毒效果。总体而言，这些研究结果揭示了一种非典型的、与结构域无关的催化机制，这种机制以局部残基网络为主导，为多铜氧化酶的结构-功能关系提供了新见解，同时也为设计高效的霉菌毒素解毒生物催化剂提供了指导。
内容片段
引言
霉菌毒素是一类通过真菌代谢过程产生的次级代谢产物，它们对人类和动物健康具有明显的毒性作用，这一危害已在毒理学领域得到广泛认可（Anelli等人，2019；Conte等人，2020）。由于化学性质稳定，霉菌毒素能够在加工、储存和运输等各个环节存活，即便在复杂环境下依然保持其生物毒性。
菌株、质粒与化学物质
我们的研究团队在之前的研究中从土壤样本中分离出了Bacillus subtilis YT-4（Shi等人，2024）和Bacillus velezensis Vel-HNGD-F2（Liu等人，2025）。
Bacillus subtilis的漆酶BsCotA与Bacillus velezensis的漆酶BvCotA的氨基酸序列如图1B所示。这些序列由Sangon Biotech公司进行了密码子优化，随后被克隆到表达载体中，分别构建出了重组质粒pET-28a(+)-BsCotA和pET-28a(+)-BvCotA。
BsCotA与BvCotA的选择及系统发育分析
我们研究小组此前曾筛选出两种细菌菌株——Bacillus subtilis YT-4和Bacillus velezensis Vel-HNGD-F2，因其具有高效的霉菌毒素降解能力，随后对这些菌株进行了全基因组测序、组装及注释工作。完整的基因组序列已分别以CP137687和CP148042作为登录号存储在GenBank数据库中。根据基因组注释结果，这两种菌株中都存在编码潜在霉菌毒素降解酶的基因。
局限性
总体而言，本研究表明BsCotA和BvCotA都具有降解霉菌毒素的能力，且二者在结构和催化特性上存在差异。尤其是光谱分析、序列比对以及ICP-OES检测结果表明，BvCotA可能缺乏典型的T1铜中心，这可能导致其与常规多铜氧化酶在电子传递途径和催化行为上存在区别。不过，本研究也存在一些局限性。
结论
本研究系统地分析了BvCotA和BsCotA漆酶的结构特征及催化行为，明确了第三结构域截短对底物识别、铜离子配位环境以及催化性能的影响。与BsCotA相比，BvCotA的第三结构域明显截短，缺乏典型蓝色T1铜中心的特征光谱信号，铜离子含量也更低，催化效率更为低下。尽管如此，
CRediT作者贡献说明
Nazish Muzaffar：写作——审阅与编辑。Yanli Xie：写作——审阅与编辑、可视化处理、监督工作、方法设计、资金获取、概念构思。Weibin Ma：写作——审阅与编辑。Fred Mwabulili：写作——审阅与编辑。Ranran Ma：写作——审阅与编辑。Jinghao Shi：写作——初稿撰写、方法设计、正式分析、数据整理。Shujie Zhang：写作——审阅与编辑。Xuedong Mei：写作——初稿撰写、软件应用、方法设计、正式分析、数据
未引用参考文献
Bunker和Róg，2020；Gray和Winkler，2021；Gupta和Farinas，2009；Hollingsworth和Dror，2018；Isaschar-Ovdat和Fishman，2018；Jones和Solomon，2015；Karplus和McCammon，2002；Kingsley和Lill，2015；Mate和Alcalde，2015；Mot和Silaghi-Dumitrescu，2012；Navada和Kulal，2021；Pardo和Camarero，2015；Zhang和Yang，2025。
利益冲突声明
所有作者均声明，自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
利益冲突声明
所有作者均声明，自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金委员会的重点联合项目（编号：U24A20473）、河南省的重点研发计划（编号：231111113300），以及河南理工大学的毒素治理团队培育项目（编号：2024TXTD08）的支持。
Xuedong Mei|Jinghao Shi|Shujie Zhang|Fred Mwabulili|Ranran Ma|Yanli Xie|Weibin Ma|Nazish Muzaffar
中国河南省郑州市河南理工大学食品科学与工程学院，邮编450001
