ArsZ from Ensifer adhaerens ST2 is a novel methylarsenite oxidase.
ArsZ from Ensifer adhaerens ST2 is a novel methylarsenite oxidase.
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DOI：
10.1111/1462-2920.15983
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发表时间：
2022-07
影响因子：
5.1
通讯作者：
Zhao, Fang-Jie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Jun;Li, Yan-Ning;Chen, Jian;Yan, Yu;Rosen, Barry P.;Zhao, Fang-Jie
生物甲基化产生的三价甲基亚砷酸盐（MAs（III））比无机亚砷酸盐（As（III））毒性更大。因此，MAs（III）被认为是一种原始抗生素。其他细菌进化出解毒MAs的机制（III）。本研究主要探讨了粘粒Ensifer adhaerens ST 2对MAs（III）抗性的分子机制。在E. adhaerens ST2是编码未知功能的蛋白质的基因。在这里，我们表明，这个基因，命名为arsZ，编码一种新的MAs（III）氧化酶，通过氧化高毒性的MAs（III）相对无毒的MAs（V）赋予抗性。另外两个基因arsRK与arsZ相邻，但编码方向相反。arsZ在大肠杆菌中的异源表达赋予对MA（III）的抗性，但不赋予对As（III）的抗性。纯化的ArsZ催化MA（III）的硫氧还蛋白和NAPD+依赖性氧化。ArsZ的突变分析表明，Cys59和Cys123参与MA的氧化（III）。arsZ、arsR和arsK基因的表达由MAs（III）和As（III）诱导，并且可能由ArsR转录阻遏物控制。这些结果表明，ArsZ是一种新的MAs（III）氧化酶，有助于E。adhaerens耐受环境有机砷。arsZRK操纵子广泛存在于根瘤菌科的细菌中。
Trivalent methylarsenite (MAs(III)) produced by biomethylation is more toxic than inorganic arsenite (As(III)). Hence, MAs(III) has been proposed to be a primordial antibiotic. Other bacteria evolved mechanisms to detoxify MAs(III). In this study, the molecular mechanisms of MAs(III) resistance of Ensifer adhaerens ST2 were investigated. In the chromosome of E. adhaerens ST2 is a gene encoding a protein of unknown function. Here we show that this gene, designated arsZ, encodes a novel MAs(III) oxidase that confers resistance by oxidizing highly toxic MAs(III) to relatively nontoxic MAs(V). Two other genes, arsRK, are adjacent to arsZ but are divergently encoded in the opposite direction. Heterologous expression of arsZ in Escherichia coli confers resistance to MAs(III) but not to As(III). Purified ArsZ catalyzes thioredoxin- and NAPD+-dependent oxidation of MAs(III). Mutational analysis of ArsZ suggests that Cys59 and Cys123 are involved in oxidation of MAs(III). Expression of arsZ, arsR and arsK genes is induced by MAs(III) and As(III), and is likely controlled by the ArsR transcriptional repressor. These results demonstrate that ArsZ is a novel MAs(III) oxidase that contributes to E. adhaerens tolerance to environmental organoarsenicals. The arsZRK operon is widely present in bacteria within the Rhizobiaceae family.
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