韦伦芽孢杆菌来源的漆酶和超氧化物歧化酶对黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和交链孢醇的解毒作用

《Toxicon》：Bacillus velezensis-Derived Laccase and Superoxide Dismutase Detoxify Aflatoxin B1, Zearalenone, and Alternariol

　　

摘要

黄曲霉毒素B₁(AFB₁)、玉米赤霉烯酮(ZEN)和交云素(AOH)是威胁食品安全的主要真菌毒素，然而能够降解这些结构多样的毒素的酶仍然有限。本研究从芽孢杆菌HNGD-JQ06中鉴定出两种广谱解毒候选酶——漆酶BVLac和超氧化物歧化酶BV2SOD。BVLac在60°C、pH 7.0条件下降解了93.33%的AFB₁，在60°C、pH 8.0条件下降解了94.10%的ZEN，在50°C、pH 8.0条件下降解了96.87%的AOH。BV2SOD在50°C、pH 7.0条件下降解了92.59%的AFB₁和91.99%的ZEN，在60°C、pH 8.0条件下降解了98.94%的AOH。UHPLC–MS/MS分析表明，AFB₁、ZEN和AOH分别转化为暂时鉴定为AFQ₁/epi-AFQ₁、15-OH-ZEN和羟基化AOH衍生物的产品。斑马鱼实验证实了产物的毒性降低，而分子对接则支持了酶与毒素之间的良好结合。这两种酶在花生、玉米和小麦粉基质中也保持了活性，凸显了它们在多真菌毒素生物降解方面的潜力。

各节摘要

引言

真菌毒素是某些丝状真菌在适宜环境条件下产生的高毒性次级代谢产物。它们在农业商品及其加工副产品中广泛存在，对食品安全、畜牧业生产和公共健康构成持续而严重的威胁(Khan, 2024; Shi et al., 2023)。在目前已鉴定出的数百种真菌毒素中，黄曲霉毒素B₁(AFB₁)主要由黄曲霉及相关菌种产生；

菌株、质粒与试剂

试验菌株Bacillus velezensis HNGD-JQ06由本实验室分离并保存。用于基因克隆的宿主菌株大肠杆菌DH5α、用于重组蛋白表达的大肠杆菌BL21(DE3)以及原核表达载体pET-28a(+)均购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司。黄曲霉毒素B₁(AFB₁，纯度≥98%)和玉米赤霉烯酮(ZEN，纯度≥98%)标准品，以及色谱级甲醇、乙腈和甲酸等

重组BVLac和BV2SOD的表达与纯化

对B. velezensis HNGD-JQ06进行基因组挖掘，鉴定出两种氧化酶候选基因，包括一种多铜氧化酶型漆酶(BVLac)和一种Cu/Zn超氧化物歧化酶(BV2SOD)。BLASTP分析和保守结构域评估进一步支持了它们被注释为相应酶家族成员的结论(表S1S2)。随后分别对BVLac和BV2SOD进行了系统发育分析，所得系统发育树分别如图1A和2A所示。

结论

本研究证明，Bacillus velezensis HNGD-JQ06中的BVLac和BV2SOD对AFB₁、ZEN和AOH具有广泛的转化活性。在最适条件下，BVLac对AFB₁、ZEN和AOH的降解率分别为93.33%、94.10%和96.87%，而BV2SOD则降解了92.59%的AFB₁、91.99%的ZEN和98.94%的AOH。严格的对照实验，结合EDTA螯合和Cu²⁺复现试验，进一步证实了BV2SOD介导的真菌毒素

CRediT作者贡献声明

Yanli Xie：撰写–审阅与编辑、可视化、指导、方法学、资金获取、概念化。Giuseppina Mule：撰写–审阅与编辑、方法学。Antonio Francesco Logrieco：撰写–审阅与编辑、方法学。Guanhong Chang：撰写–审阅与编辑。Minjie Hou：撰写–审阅与编辑。Chenkun Zheng：撰写–初稿、软件、方法学、形式分析、数据整理

未引用参考文献

Lara Gützkow et al., 2021; Zaccaria et al.,。

研究伦理批准

为确保符合伦理规范，对斑马鱼幼鱼实施了安乐死。安乐死方法为：先将幼鱼在胚胎培养基中短暂冲洗，随后将其浸入300 mg/L三卡因甲磺酸盐(MS-222)溶液中，直至观察到完全丧失反应能力。所有与动物相关的操作均按照中国的伦理指南进行，并获得了郑州大学动物照顾和使用委员会的批准（批准号：ZZUIRB 2022–92）。

动物实验对象

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究获得了郑州大学委员会的批准（批准号：ZZUIRB 2022–92）。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的利益冲突。

致谢

本研究得到国家重点联合基金中国国家自然科学基金委员会（No. U24A20473）、河南省重点研发项目（No.231111113300）以及河南科技大学"拓新团队培育计划"（No.2024TXTD08）的资助。河南省现代农业产业技术体系建设专项基金（HARS-22-G2-05）亦提供了支持。

Chenkun Zheng|Minjie Hou|Guanhong Chang|Antonio Francesco Logrieco|Giuseppina Mule|Yanli Xie

河南工业大学食品科学与工程学院，河南省粮油食品安全与营养重点实验室，郑州，450001，中国