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.2008年6月13日；379(4):881-99.
doi:10.1016/j.jmb.2008.03.051。 Epub 2008年4月3日。

钼蛋白组与钼利用的进展

张燕（音译） 1, 瓦迪姆·格拉迪舍夫
附属机构

钼蛋白组与钼利用的进展

张燕（音译）等。 分子生物学杂志. .

摘要

微量元素钼（Mo）在许多生命形式中被利用，是参与氮、硫和碳代谢的几种酶的关键成分。除固氮酶外，钼在蛋白质中与翼蛋白结合，从而在钼酶的催化位点形成钼辅因子（Moco）。虽然许多钼酶在结构和功能上都有很好的特征，但对钼利用的进化分析有限。在这里，我们进行了比较基因组和系统发育分析，以从（i）钼运输和钼利用特性，以及（ii）钼依赖酶的水平，检查细菌、古生菌和真核生物中钼利用的发生和进化。我们的结果表明，大多数原核生物和所有高等真核生物都利用钼，而许多单细胞真核生物，包括寄生虫和大多数酵母，都失去了利用这种金属的能力。此外，真核生物的钼酶家族少于原核生物。二甲基亚砜还原酶（DMSOR）和亚硫酸盐氧化酶（SO）家族分别是原核生物和真核生物中分布最广的钼酶。在嗜热古细菌热杆菌中预测了ModABC转运系统的一个远缘群。钼吸收的ModE型调节发生在不到30%的钼共同利用生物中。原核生物中Mo和硒代半胱氨酸利用之间的联系也被确定，其中硒代半胱氨酸性状在很大程度上是Mo性状的一个子集，可能是由于甲酸脱氢酶，一种含Mo和硒的蛋白质。最后，对环境条件和依赖或不依赖钼的生物体的分析表明，宿主相关生物体和低G+C含量的生物体倾向于减少其钼的利用。总的来说，我们的数据为Mo的利用提供了新的见解，并表明这种金属在生命的所有三个领域的单个生物体中广泛存在，但使用有限。

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数字

图1
图1。细菌中Moco生物合成途径和钼酶的发生
这棵树是基于高度分辨的生命系统发育树中的细菌部分（39）。钼蝶呤辅因子生物合成途径；SO，亚硫酸盐氧化酶；XO，黄嘌呤氧化酶；二甲基亚砜还原酶；AOR，醛：铁氧还蛋白氧化还原酶。没有任何生物具有Moco生物合成途径的门以蓝色显示（如果包含至少三种生物，则以粗体和蓝色显示）。所有生物都具有Moco生物合成途径的门以红色显示（如果包含至少三种生物，则以粗体和红色显示）。
图2
图2。古生菌中钼利用和含钼蛋白的存在
钼蝶呤辅因子生物合成途径；SO，亚硫酸盐氧化酶；XO，黄嘌呤氧化酶；二甲基亚砜还原酶；AOR，醛：铁氧还蛋白氧化还原酶。没有任何生物具有Moco生物合成途径的门以蓝色显示（如果包含至少3种生物，则以粗体和蓝色显示）。所有生物都具有Moco生物合成途径的门以红色显示（如果包含至少3个生物，则以粗体和红色显示）。
图3
图3。真核生物中钼利用和含钼蛋白的发生
钼蝶呤辅因子生物合成途径；SO，亚硫酸盐氧化酶；XO，黄嘌呤氧化酶。没有任何生物具有Moco生物合成途径的门以蓝色显示（如果包含至少3种生物，则以粗体和蓝色显示）。所有生物都具有Moco生物合成途径的门以红色显示（如果包含至少3种生物，则以粗体和红色显示）。
图4
图4。原核生物中Mo/W转运蛋白周质组分的系统发育树
类ModA蛋白显示为红色和粗体，TupA显示为紫色，WtpA显示为绿色，ModA显示为蓝色。基于序列相似性从大量同源蛋白质中选择代表性序列。硫酸盐和铁3+ABC转运子分支被压缩并用姓氏表示。显示支管长度的距离测量值（以条表示）。
图5
图5。Moco利用生物体中ModABC、ModE和不同ModE变体的基因组组织
代表性基因组中的不同基因通过所示的颜色方案显示。（A） ●●●●。全长模式E(大肠杆菌-类型）；（B） ●●●●。模式E_N+拖把/拖把；（C） ●●●●。孤儿模式E_N；（D） ●●●●。MerR-Mop融合；（E） ●●●●。未知1-Mop融合；（F） ●●●●。蓝细菌属-特定未知2-Mop融合；（G） ●●●●。变形菌纲-特定未知3-ModE_N融合；（H） ●●●●。ModE_N-COG1910融合。
图6
图6。一些钼共利用生物中ModE、ModE_N和二级Mo/W转运蛋白的基因组组织
代表性基因组中的不同基因通过指示的颜色方案显示。
图7
图7。生活三个领域中Moco利用率和Sec利用率的分布
文恩图显示了古生菌、细菌和真核生物中Moco利用率和Sec利用率之间的关系。
图8
图8。环境因素、生物特性与钼利用性状的关系
将所有生物分为两类：Moco（+），即含有Moco利用特性；Moco（−），即缺乏Moco利用率。（A） 栖息地。（B） G+C含量。（C） GC含量影响的不同表示。
图9
图9。环境因素、生物体特性与不同钼酶的关系
（A） AOR和SO的氧气需求。（B）固氮酶的氧气需求和最佳温度。
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