2020年第1期（总第2期） 往期回顾
赵方杰课题组：揭示从含砷饲料添加剂到临床药物的转化机制
点击次数：677 更新时间：2020-01-15
洛克沙胂的化学名称为4-羟基-3-硝基苯胂酸，是一种在畜禽养殖业中广泛使用的含砷饲料添加剂，具有抗球虫、促生长和提亮肉色等作用。据报道，全球每年洛克沙胂用量超过1000吨。饲料中的洛克沙胂仅有少量会残留在畜禽体内，绝大部分会随着畜禽粪便的排放进入环境中。洛克沙胂本身的毒性较低，但在环境中容易转化为毒性强的无机砷化合物。鉴于洛克沙胂及其代谢产物对生态环境和人类健康构成的潜在威胁，洛克沙胂在环境中的转化过程和机制受到广泛的关注。
微生物在洛克沙胂的环境转化中起着重要的作用。南京农业大学资环学院赵方杰教授团队从砷污染的土壤中筛选到首例好氧洛克沙胂转化菌株Enterobactersp. CZ-1，并阐释了该菌株转化洛克沙胂的多条代谢途径，其中主要途径为：洛克沙胂经硝基还原作用转化为3-氨基-4-羟基苯胂酸，继而被乙酰化为较为稳定的N-乙酰基-4-羟基苯胂酸（图1）。值得一提的是，N-乙酰基-4-羟基苯胂酸是临床妇科药物滴维净的主效成分，用于治疗难治性阴道滴虫病。该研究结果发表在Environmental Pollution（Huanget al., 2019）。
为了进一步揭示菌株Enterobactersp. CZ-1将洛克沙胂转化为临床药物的分子机制，研究团队采用基因敲除与回补、异源表达和体外酶学试验等方法，从菌株CZ-1体内鉴定到两个负责将3-氨基-4-羟基苯胂酸转化为N-乙酰基-4-羟基苯胂酸的酶NhoA1和NhoA2（图1），其中NhoA1是菌株CZ-1体内主效的乙酰基转移酶，其催化活性为NhoA2的115倍。该研究成果不仅拓宽了对于乙酰基转移酶功能的认识，同时也为利用生物技术生产临床药物N-乙酰基-4-羟基苯胂酸提供了可用的基因与酶学材料。该研究成果近日以“N-HydroxyarylamineO-Acetyltransferases Catalyze Acetylation of 3-Amino-4-Hydroxyphenylarsonic Acid in the 4-Hydroxy-3-Nitrobenzenearsonic Acid Transformation Pathway ofEnterobactersp. CZ-1”为题，在线发表在Applied and Environmental Microbiology上。南京农业大学资环学院师资博士后黄科为两篇文章的第一作者，赵方杰教授为通讯作者，加拿大阿尔伯塔大学乐晓春教授为研究的合作者。这两项研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的资助。
Env. Pollut.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.01.076