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為大家帶來的是AEM 2021年10月份在酶和蛋白質領域相關的文章，AEM主要發表應用微生物，基礎微生物生態學以及具有實用價值的微生物遺傳和分子等領域的重要研究進展。
01
Single-Component and Two-Component para-Nitrophenol Monooxygenases: Structural Basis for Their Catalytic Difference
對硝基苯酚(PNP)是土壤中對硫磷、甲基對硫磷等有機磷殺蟲劑的水解產物。PNP的好氧微生物降解在革蘭氏陰性降解菌中透過對苯二酚(HQ)途徑進行，而在革蘭氏陽性降解菌中透過苯三醇(BT)途徑進行。HQ途徑由PNP - 4單加氧酶啟動，BT途徑由PNP - 2單加氧酶啟動。作者透過結構研究來研究它們的催化差異。PnpA1是革蘭氏陽性菌株RKJ300的雙組分PNP 2-單加氧酶的加氧酶組分。它還催化4-硝基鄰苯二酚(4NC)和2-氯-4-硝基苯酚(2C4NP)的羥基化反應。然而，其機制尚不清楚。在這裡，PnpA1的結構被確定為D組黃素依賴性單加氧酶的成員。晶體結構和定點突變表明Arg100和His293直接參與了催化作用。Val292龐大的側鏈將底物推向黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，從而使底物正確定位。作者還發現N450A突變體對4NC和2C4NP活性提高，可能是因為其空間位阻降低。PnpA1的底物選擇性與其同源蛋白TcpA和TftD存在明顯差異，這可能是由於其獨特的Thr296和449 – 454loop的構象不同造成的。最重要的是，作者的研究對兩種PNP單加氧酶進行了結構比較。對其區域選擇性的解釋是:不同的PNP結合方式決定了它們在PNP上鄰羥基或對羥基化的選擇。
02
Isolation and Characterization of a Novel Laccase for Lignin Degradation, LacZ1
木質素是一種複雜的天然有機聚合物，是木質纖維素的主要成分之一。由於木質素難於降解限制了其高效利用。在本研究中，作者從一個能有效降解木質纖維素的微生物群落WSC-6的大轉錄組資料中篩選到一個編碼漆酶的lacz1基因片段。逆轉錄-q PCR (RT-qPCR)結果顯示，在WSC-6降解木質纖維素的高峰期，lacz1基因的表達量比降解初期增加了30.63倍。系統發育樹分析表明，完整的lacz1基因來源於芽孢桿菌。經鑑定，LacZ1最適溫度為75℃，最適pH為4.5，酶活性最高可達16.39 U/mg。作者發現Cu2+是LacZ1具有酶活性所需的重要輔助因子。透過凝膠滲透色譜(GPC)測定木質素的分子量分佈，用1H核磁共振(1H NMR)光譜測定木質素的結構變化。採用氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)測定了LacZ1降解木質素的產物，提出了3條木質素降解途徑(龍膽酸途徑、苯甲酸途徑和原兒茶酸途徑)。本研究為木質素的降解和高溫細菌漆酶的研究提供了新的思路。
03
Cell Culture Evolution of a Herpes Simplex Virus 1 (HSV-1)/Varicella-Zoster Virus (VZV) UL34/ORF24 Chimeric Virus Reveals Novel Functions for HSV Genes in Capsid Nuclear Egress
HSV-1 和水痘-帶狀皰疹病毒 (VZV) 都是皰疹病毒亞科的成員，但屬於不同屬：分別是單純病毒和水痘病毒。儘管 HSV 和 VZV 共享一個宿主並在宿主內有重疊的細胞趨向性，但普遍認為它們的屬在大約 6500到 7000 萬年前彼此分化。二者AT與GC鹼基組成有22%的顯著差異，HSV的GC含量較高，而VZV的GC含量相對較低，它們共享的蛋白質之間的氨基酸序列同一性約為35%。在它們分化後的這段時間裡，可能是不斷積累的氨基酸變化使得病毒蛋白之間的許多重要相互作用在物種之間不相容，而與宿主細胞蛋白的相互作用可能是保守的。基於這些考慮，作者假設，用VZV同源蛋白替換HSV蛋白可能導致病毒生長受損，然後可以將其用作突變選擇的底物，以恢復病毒蛋白之間的關鍵相互作用。
04
Structural Study of Aavrh.10 Receptor and Antibody Interactions
重組腺相關病毒(rAAV)載體是人類基因治療應用中運載治療基因的主要工具之一。為了成功轉移其有效載荷，AAV 載體必須繞過潛在的預先存在的中和宿主抗體並與靶細胞的受體結合。尚未針對 AAVrh.10 對這兩個方面進行結構分析。本文利用冷凍電鏡和三維影象重建技術繪製了磺化N -乙醯乳糖胺(LacNAc;之前的研究表明可以結合AAVrh.10)和一系列四種單克隆抗體(MAbs)。LacNAc被發現與位於3倍衣殼突起一側的口袋相結合，該口袋在AAV9為保守結合位點，相當於其半乳糖結合位點。因此，AAVrh.10 還顯示能夠與具有末端半乳糖的細胞表面聚糖結合。在抗原表徵方面，觀察到幾種抗 AAV8 單克隆抗體與 AAVrh.10 發生交叉反應。這些抗體的結合位點也被定位到 3 倍衣殼突起。基於這些觀察結果，作者初步提出AAVrh.10 衣殼表面可經過改造產生變異衣殼，在保持感染性的同時，可以避開這些抗體。
05
The C-Terminal Domain of Salmonid Alphavirus Nonstructural Protein 2 (nsP2) Is Essential and Sufficient To Block RIG-I Pathway Induction and Interferon-Mediated Antiviral Response
鮭魚甲病毒 (SAV) 是一種非典型甲病毒，對鮭魚和鱒魚養殖有相當大的影響。與其他甲病毒（例如基孔肯雅病毒）不同，SAV 無需節肢動物載體即可傳播，並且在感染過程中不會導致細胞關閉。SAV 逃脫宿主免疫系統的機制仍然未知。透過研究 SAV 蛋白對 RIG-I 訊號級聯反應（感染期間免疫系統的第一道防線）的作用，作者證明非結構蛋白 2 (nsP2) 可有效阻斷 I 型干擾素 (IFN) 的誘導。這種抑制作用與 nsP2 所攜帶的蛋白酶活性無關，發生在 IRF3 的下游，IRF3 是允許啟用 IFN 啟動子及其表達的轉錄因子。nsP2 對 RIG-I 通路的抑制作用取決於 nsP2 在宿主細胞核中的定位，它與位於其 C 端部分的兩個核定位序列 (NLS) 相關聯。nsP2 的 C 端結構域本身足以阻止干擾素誘導，且nsP2 的 NLS 突變對病毒是有害的。最後，nsP2 不與 IRF3 相互作用，表明它的作用可能透過染色質離散區域內的靶向相互作用。綜上，這些結果證明了 nsP2 在 SAV 控制宿主細胞先天免疫反應中的主要作用。
