2019, Vol. 46
微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展
张庆芳
,
李美玉
,
王晓辉
,
胡善松
,
于爽
,
迟乃玉
扩展功能
文章信息
- 张庆芳, 李美玉, 王晓辉, 胡善松, 于爽, 迟乃玉
- ZHANG Qing-Fang, LI Mei-Yu, WANG Xiao-Hu, HU Shan-Song, YU Shuang, CHI Nai-Yu
- 微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展
- Research progress of microbial nitrite reductase
- 微生物学通报, 2019, 46(11): 3148-3157
- Microbiology China, 2019, 46(11): 3148-3157
- DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180922
-
文章历史
- 收稿日期: 2018-11-17
- 接受日期: 2019-03-08
- 网络首发日期: 2019-03-28
张庆芳, 李美玉, 王晓辉, 胡善松, 于爽, 迟乃玉. 微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展[J]. 微生物学通报, 2019, 46(11): 3148-3157.
ZHANG Qing-Fang, LI Mei-Yu, WANG Xiao-Hu, HU Shan-Song, YU Shuang, CHI Nai-Yu. Research progress of microbial nitrite reductase[J]. Microbiology China, 2019, 46(11): 3148-3157.
微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展
1. 大连大学生命科学与技术学院 辽宁 大连 116622;
2. 辽宁省海洋微生物工程技术研究中心 辽宁 大连 116622
2. 辽宁省海洋微生物工程技术研究中心 辽宁 大连 116622
摘要: 亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase，简称NiR，EC1.7.2.1)是催化亚硝酸盐(Nitrite，简称NIT)还原的一类酶，可降解NIT为NO或NH3，是自然界氮循环过程的关键酶。本文详细阐述亚硝酸盐还原酶的分类、结构特点、催化机制以及现阶段的应用领域，为深入研究亚硝酸还原酶提供参考。
关键词:
亚硝酸盐 亚硝酸盐还原酶 结构域 作用机制
Research progress of microbial nitrite reductase
1. School of Life Science and Biotechnology, Dalian University, Dalian, Liaoning 116622, China;
2. Liaoning Technology of Marine Microbiological Engineering Research Center, Dalian, Liaoning 116622, China
2. Liaoning Technology of Marine Microbiological Engineering Research Center, Dalian, Liaoning 116622, China
Abstract: Nitrite reductase (NiR, EC1.7.2.1) is a kind of enzyme that catalyzes the reduction of nitrite (NIT). NiR is a key enzyme in the natural nitrogen cycle, which can degrade nitrite into NO or NH3. The classification, structural characteristics, catalytic mechanism and current application fields of nitrite reductase are reviewed in this report, which provides reference for further study of nitrite reductase.
Keywords:
Nitrite Nitrite reductase Domain Mechanism
氮(N)是生物圈中非常重要的元素，通过NO3−和NO2−、NH4+之间的转换，氮元素参与了多种化合物的合成和分解，即氮的生物地球化学循环(图 1)，该循环涉及大量的氧化还原反应。其中反硝化作用是将NO3−转换为N2或者NH4+的反应，亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase，简称NiR，EC1.7.2.1)是该过程中的关键酶[1]。
|
| 图 1 氮的生物地球化学循环 Figure 1 Nitrogen biogeochemical cycle |
|
|
亚硝酸盐还原酶将NIT降解为N2或NH4+，减少了亚硝态氮在环境中的积累。在植物细胞内，亚硝酸盐还原酶位于叶绿体或非绿色组织的质体中，存在于竹子、水稻等高等植物中的NiR可以促进植物再生，提高愈伤组织的愈伤率[2]。铜绿微囊藻、水华蓝藻、杜氏盐藻等[3]藻类细胞内存在的亚硝酸盐还原酶，可以保护其生长不受NIT的抑制。在微生物中，蜡状芽孢杆菌、胃幽门螺杆菌、铜绿假单胞菌中均发现了NiR，含有NiR的反硝化细菌能降解环境中的NIT，可用于污水处理[4-6]。植物乳杆菌、乳链球菌、嗜热乳链球菌、干酪乳杆菌、短乳杆菌等食品中含有的乳酸菌也含有较高的NiR[7-12]。为深入研究其作用机制，进一步开拓应用领域，本文对亚硝酸盐还原酶的分类、结构特点、催化机制以及现阶段的应用领域进行综述。
1 亚硝酸盐还原酶的分类与结构特点按照反应物和辅助因子的不同，亚硝酸盐还原酶分为铜型亚硝酸盐还原酶(CuNiRs)、细胞色素cd1型亚硝酸盐还原酶(cd1NiRs)、多聚血红素c亚硝酸盐还原酶(ccNiRs)和铁氧化还原蛋白依赖的亚硝酸盐还原酶(FdNiRs)[1]等类型。
1.1 铜型亚硝酸盐还原酶(CuNiRs)Gao等[13]从Bacillus firmus GY-49中分离出铜型亚硝酸盐还原酶(CuNiRs)。CuNiRs (图 2A)是由3个相同亚基组成的三聚体蛋白，每个单体都包含两种类型的铜原子活性中心[14]，即提供电子的T1Cu中心和起催化作用的T2Cu中心[15](图 2B)。在T1Cu位置，Cu由2个His、1个Cys和轴向Met配位形成四面体几何形状。Cu(II)和Cu(I)态之间的T1Cu位点的结构变化很小。
尽管CuNiRs具有相同的配体残基，但是作为CuNiRs的主要发色团，T1Cu位点影响CuNiRs的颜色，已发现存在蓝色、绿色、红色和紫色[16-17]。研究者通过比较蓝色和绿色CuNiRs的结构并结合第一和第二配位脱落残基的诱变结果，获得了T1Cu几何形态、颜色和氧化还原电位之间的关系，结果显示蓝色CuNiRs通常表现出长的、弱的Cu-Met键，约2.9 Å ，而在绿色CuNiRs中，该键较短，约为2.0 Å 。
Solomon[16]研究表明，CuNiRs存在两种光谱形式，这两种光谱形式之间的转变显著依赖于温度。在低温条件下，较强的Met-Cu相互作用使绿色形式占优势；在高温条件下，较弱的Cu-Met相互作用使蓝色形式占优势。此外，T1Cu的几何形态、颜色和氧化还原电位受到配体残基突变的显著影响，并进一步对酶活性产生影响。
催化性的T2Cu与T1Cu之间的键长约12.6 Å ，其中心由T1Cu配体中的Cys和T2Cu配体中的His组成的Cys-His桥连接(用于电子快速传递)[15]。T2Cu在静息状态呈(His)3-H2O四面体几何结构(图 3)，这3个His配体中的一个由CuNiRs三聚体的相邻单体提供。在还原过程中(在没有底物的情况下)，T2Cu失去配位的H2O，变成Cu-(His)3[18]。T2Cu配体结合区含有几个保守的残基，具有与底物通路、特异性、活性、电子转移和质子转移相关的功能性作用[19]。结构研究显示位于T2Cu结合位点上方的异亮氨酸(IleCAT)残基影响底物取向并以此影响催化活性[20]。
Radoul等[21]从Pseudomonas aeruginosa中分离出细胞色素cd1型亚硝酸盐还原酶(cd1NiRs)。cd1NiRs (图 4)是可溶的同株异核生殖蛋白，能够催化NO2生成NO，包含2个亚基(60 kD)的二聚体，每个亚基都含有一个Hd1和一个共价的Hc，Hc有两个轴向的His配体(His-17，His-69)，His-200与Tyr-25将Hd1和Hc连接，Hd1是单核的铁中心，是亚硝酸盐还原的活性中心。Hd1和Hc分别位于单独结构域中，需要电子的移动来完成催化反应[22-23]。
含有cd1NiRs的菌株可利用O2或NO2−等化合物进行呼吸。cd1NiRs是位于细胞周质的双催化酶，其反应过程为NO2−+2H++e−→NO+H2O (1)，O2+4H++4e−→2H2O (2)，因此，cd1NiR也被称为细胞色素氧化酶。cd1NiRs和CuNiRs都能够降解NIT，这两类NiR的重要区别是CuNiRs不能催化反应(2)。
此外，研究显示亚硝酸盐还原酶CuNiRs和cd1NiRs在同一菌株中不会同时出现[24]。虽然这两种蛋白的结构完全不同，但功能作用相同[25-26]。cd1NiRs在细菌中的分布较CuNiRs广泛，CuNiRs催化完成30%已发现的反硝化反应。在已知的菌株中，含有CuNiRs的菌株占大多数，但研究显示富氧土地来源的反硝化菌株普遍含有cd1NiRs，但不排除更多含有CuNiRs的细菌尚未发现，或已发现的细菌中所含有的NiR的类型未被鉴定为CuNiRs[21]。
1.3 ccNiRs蛋白Stein等[27]研究了Shewanella oneidensis中的ccNiRs。ccNiRs蛋白通常是个双亚基复合体，由NrfA和NrfH两个亚基组成(61 kD和19 kD)，分别由nrfA和nrfH基因编码，其中包含多个细胞色素c[27]。ccNiRs通过转移6个电子将亚硝酸盐转化为氨，ccNiRs也可以还原NO和NH2OH[28]。从普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris)分离获得的ccNiR (NrfA4NrfH2)显示，每个NrfH都与一个NrfA二聚体相互作用(图 5)。ccNiRs中，NrfH位于外周胞质上，含有4个血红素，其疏水结构域与细胞膜锚定，具有传递细胞膜上电子的能力。NrfA作为催化中心，氨基酸序列分析显示，NrfA含有5个血红素，3个位于可溶结构域，1个位于疏水结构域[29]。
1.4 铁氧化还原蛋白依赖的亚硝酸还原酶(FdNiRs)Hirasawa等[30]从Chlamydomonas reinhardtii中分离铁氧化还原蛋白依赖的亚硝酸还原酶(FdNiRs)。FdNiRs主要存在于藻类和蓝细菌等光合微生物中，是由3个结构域组成的球状蛋白，3个结构中间包含Fe-S簇(4Fe-4S)和Siroheme两个辅基(图 6)[31]。FdNiRs是一条存在于光合组织中的多肽链(60−65 kD)，能够通过转移6个电子将NIT还原为氨。铁氧还原蛋白作为电子供体，将电子转移到Siroheme部位。Siroheme与亚硝酸根离子结合并将其还原为氨，其催化过程如下：NiR-NO2−→ NiR-NO→NiR-NH2OH→NiR-NH4+。
研究显示以上4种类型的亚硝酸还原酶在结构和氧还原中心存在巨大差异，但都具有催化亚硝酸还原反应的能力[30, 32]，但是目前尚未发现以上4种类型的亚硝酸盐还原酶同时存在于同一个微生物体内[32]。大部分的亚硝酸盐还原酶存在于革兰氏阴性菌中，定位于细胞的周质空间；少数来自于革兰氏阳性菌[33]，具有较强的膜吸附能力。
2 亚硝酸盐还原酶的作用机制目前，铜型亚硝酸盐还原酶催化机制研究最为透彻，研究显示：CuNiRs还原NO2−的步骤包括NO2−与酶的结合、还原反应、结合的中间产物脱水以及NO的释放和酶的重新形成。其中，NO2−与氧化形式的T2Cu中心结合而替换一个可溶性分子，并在Asp98残基和NO2−的一个氧原子间形成氢键。当电子从T1Cu传递到T2Cu后，该氢键的质子从Asp98残基转移到底物的氧原子上形成中间产物O=N−O−H，该氧原子的N−O键随后断裂并形成产物NO在活性中心被释放[34]。
Antonyuk等[35]研究了CuNiRs的结构，发现邻近单体残基形成一个底物进入的可能路径，是6 Å 宽的疏水性通道。Ellis等[36]发现Asp残基与底物识别有关，是CuNiRs中T2Cu的关键残基；Leu106和Ala137多个残基与Asp98共同作用来引导底物。晶体结构数据显示Asp98残基具有产物形成/释放和底物引导的多个功能。当底物靠近位点时，部分残基的构象变化引导其进入T2Cu位点(图 7)[15]。这说明在NO2−与NiRs相结合的过程中，NiRs结构中的一些关键残基起到对底物的识别作用。
通常野生菌株NiR产量较低，发酵时伴随其他酶的分泌，增加了NiR的分离纯化难度，对NiR产业化造成了严重影响。随着分子生物学技术的发展，基因克隆和表达成为提高NiR产量的重要措施。目前，多种微生物来源的NiR被克隆，并在大肠杆菌(E. coli BL21)和毕赤酵母(P. pastoris)等宿主中表达。
2011年，陈燕红等[37]根据沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris 2-8)中的亚硝酸盐还原酶基因(nir)序列，通过PCR扩增的方法对2-8菌株的亚硝酸盐还原酶基因进行鉴定，发现该菌株的亚硝酸盐还原酶为Cu型亚硝酸盐还原酶。2016年，袁会兰等[38]将中华根瘤菌NP1 (Sinorhizobium sp. NP1)的nir基因克隆表达于E. coli BL21。2018年，陈思敏等[39]将蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus LJ01)的nir基因成功表达于E. coli BL21。2017年，本实验室魏计东等[6]将木糖氧化产碱菌(Achromobacter xylosoxidans DL-1)的nir基因与pET-22b载体连接，转化至E. coli BL21并成功表达。E. coli表达系统具有成本低、繁殖快、表达量高、遗传背景清楚以及有大量可利用宿主、表达载体和纯化系统等优点，是目前应用最广的表达体系[40]。目前，国内外研究中以真菌作为nir基因的表达宿主鲜有报道。2016年，张薇薇[41]首次将大型真菌美味牛肝菌的nir基因克隆表达至毕赤酵母菌株GS115感受态细胞，但表达不佳，无法获得目的蛋白，可能是该蛋白并没有表达分泌至培养基中。
4 亚硝酸还原酶的酶学特性徐龙等[42]研究微球菌中的NiR活性，发现NiR活性受pH影响，pH < 5.0使酶活性急剧下降。Ellis等[36]从无色杆菌(Achromobacter guttatus)中分离获得NiR，该酶最适反应条件为30−40 ℃和pH 7.4，还原型FAD和NADP可以增加其酶活性。Kakutani等[43]从红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)中分离出NiR，其最适温度为30 ℃，最适pH为7.0，NIT耐受力为51 μmol/L；该酶被甲碘醋酸盐活化，被二乙基二硫氨基甲酸酯、氰化钾和CO抑制。2011年，陈燕红等[37]从沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris 2-8)中扩增nir基因，获得重组NiR，研究表明该菌株的亚硝酸盐还原酶为Cu型亚硝酸盐还原酶，分子量为40.2 kD，等电点pI为6.2。2016年，袁会兰等[38]从中华根瘤菌NP1 (Sinorhizobium sp. NP1)中获得NiR，大小约为40 kD，酶活力约为247.15 U/mL，最适pH 6.5，最适反应温度37 ℃，该酶对NaCl的耐受性为0.3 mol/L。2018年，陈思敏等[39]从蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus LJ01)分离纯化出NiR，其分子量约为60 kD，该酶中同时存在铁离子和铜离子，且含量分别为51.0 mg/kg和184.5 mg/kg。2017年，本实验室魏计东等[6]从木糖氧化产碱菌(Achromobacter xylosoxidans DL-1)中扩增并表达纯化了NiR，测定其理论分子质量约为38.924 kD，等电点pI为4.83，酶活检测显示比活力为123.82 U/mg。
研究表明，NiR在环境中有NIT存在的情况下能被诱导生成，因此是一种诱导酶。2002年Fedtke等[44]通过研究肉糖葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)中NIT还原系统的分子特性表明，NIT和厌氧是NiR的诱导因素，尽管检测到其转录过程，但在好氧条件下，即使存在NIT，NiR也无活性，这表明在转录时有氧控制步骤，可能是由于好氧呼吸链竞争夺取了电子，进而抑制了其表达。此外，2007年Vigliotta等[45]研究发现，一种酵母Debaryomyce shansenii TOB-Y7能够在微需氧条件下，在NIT作为唯一氮源的纯化学合成培养基中发酵产酶，而添加电子传递体NAD(P)H有助于NiR的产生，而且除诱导物外，NiR的合成还取决于细胞内的电子供体和细菌所处的环境。因此，诱导酶的合成取决于内部和外部两个因素。
5 微生物NiR的应用 5.1 微生物NiR在食品中的应用 5.1.1 微生物NiR在肉制品中的应用中国传统饮食中，腌肉、腊肉和香肠等肉制品广受喜爱。在肉制品制作过程中，人们常会添加一定量的NIT，可以作为抑菌剂，也可以改善肉制品。魏计东等[6]从巨大芽胞杆菌中分离纯化得到亚硝酸盐还原酶，在肉制品加工过程中加入后NIT的残留量降低了70%以上。2002年Ellis等[36]研究在香肠加工中应用NiR降低NIT残留，结果表明在煮熟香肠中加入NiR，NIT残留降低了30%−40%。2009年郑怀忠[46]通过紫外诱变、优化培养基条件提高了巨大芽孢杆菌MPF-906的产酶能力，使其酶活力达到45.94 U/mL，将其应用在香肠生产中时，与对照相比，NIT含量降低了82.50%。2010年Trofimov等[47]从嗜盐碱硫氧化非氨化细菌(Thioalkalivibrio nitratireducens)中分离和提纯到高活性的NiR，该酶能催化减少羟胺和NIT生成氨，而没有其他中间产物。亚硝酸盐还原酶在肉制品中的应用起源于20世纪70年代，但至今相关的研究仅局限于NIT的降解，缺少酶对肉制品的储存、质构、营养变化、色泽及安全性等方面的研究。
5.1.2 微生物NiR在蔬菜发酵制品中的应用蔬菜发酵制品是我国人民非常喜欢的传统食品，然而在蔬菜腌制发酵过程中，NIT也随之生成，在食品中添加微生物来源的NiR成为消除NIT危害的重要方式。张庆芳等[10]认为乳酸菌对NO2−的降解分为酸降解和酶降解2个时期，培养基pH > 4.5时，主要为NiR降解NO2−；当pH < 4.0后，主要为H+降解NO2−。迟雪梅等[48]以产亚硝酸盐还原酶植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)等菌株进行接种发酵东北酸菜，并与传统自然发酵酸菜对比发现，接种发酵酸菜中NIT含量显著低于自然发酵酸菜。高世阳[49]在腌制榨菜过程中添加产NiR的乳酸菌，使NIT峰值< 0.3 μg/mL，远低于对照组中1.6 μg/mL。夏姣[50]在四川泡菜发酵过程中添加产NiR的乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、食窦魏斯氏(Weissella cibaria)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)等乳酸菌，接种发酵中NIT降解率明显高于自然发酵。Luo等[51]对自然发酵白菜和接种产NiR Enterococcus faecium的发酵白菜进行比较分析发现，接种发酵的白菜发酵速度更快，且发酵液中NIT一直保持较低含量。与自然发酵相比，产NiR的Enterococcus faecium作为一株安全菌株，可有效地控制病原和腐败微生物，降低NIT浓度，提高发酵蔬菜安全性。
5.2 微生物NiR在饲料、肥料中的应用硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶在初级氮同化中起重要作用，硝酸盐还原酶首先将硝酸盐降解为NIT后，NiR将NIT降解为氨，最终氨参与到蛋白质的合成反应中。因此NiR已作为生物肥料添加剂应用于农业生产。
蚕沙中丰富的养分使其具有饲料开发潜力，但蚕食用桑树会使蚕沙中的NIT含量较高，影响到饲料的饲喂安全性，因此采用发酵处理方法降解蚕沙中的NIT。发酵物料中的杂菌居多，鲜蚕沙在发酵前期可能致使物料中的NIT含量上升。研究发现，多种微生物(包括真菌、细菌)可由NIT诱导产生NiR再降解NIT[52]。饲料中NIT的生物法降解是一种高效、安全的方法[53]。陈乐乐等[54]验证了微生物发酵产生的NiR可显著降低鲜蚕沙中的NIT含量。余光辉[55]在蔬菜肥料中添加产NiR的微生物，降低土壤中NIT含量，从而降低NIT在蔬菜内的累积，同时减少地下水的氮污染。
5.3 微生物NiR在生物传感器中的应用目前，氮肥的大量使用导致土壤和水体中的NIT含量超标，因此使用生物传感器测定环境中NIT含量，控制NIT摄入、预防NIT的潜在危害有着极其重要的理论和实践意义。
微生物NiR是在NIT生物传感装置中发挥生物识别作用的重要元素[56]。不同类型的微生物NiR已经在生物传感器中得到应用[57]。利用NiR来制作酶电极，可以有效地检测食品工业和临床诊断中的NIT含量。目前检测NIT含量采用的荧光分析法、高效液相法以及盐酸萘乙二胺法等方法具有时间长、检测成本高、灵敏度低等问题。NiR传感器的原理即是以微生物NiR作为生物识别原件，NiR催化产生的变化通过换能器以信号形式传输出来[58]。NiR传感器具有反应的特异性，检测水和食品中的NIT时可以降低其他物质的影响，具有灵敏度高、检测时间短的特点。细菌来源的NiR制作酶传感器具有高选择性、活性和稳定的特点，在过去15年食品工业的NIT检测中取得了重大进展[59]。阎博[56]首次构建成功了一种基于有机-无机杂化材料的电流型亚硝酸还原酶电极，其工作电位为−0.68 V，以甲基紫精为电子媒介体，具有较好的稳定性。毛燕等[60]将微生物NiR固定在聚吡咯(PPy)纳米复合物-碳纳米管(CNT)修饰的铂电极上，构建了NiR生物传感器，在+0.8 V检测电位下，检测NIT的线性范围为100 nmol/L−1 mmol/L。NiR生物传感器被认为是环境健康的分析工具，受到了人们的关注，这也是未来的发展趋势。
5.4 微生物NiR在医学中的应用陈浩[61]发现，人体内的线粒体、肌红蛋白和血红蛋白中的氧化酶可以将硝酸盐还原为NIT，NiR可以将NIT还原为NO。适量的NO具有杀菌、防止线粒体损伤、调节血管舒张和增加组织血流量的作用，对心血管系统起保护作用[62]。NiR降解对人体有害的NIT的同时产生对人体有益的NO，因此科学家认为食用食品级微生物来源NiR具有一定的益处。
许多研究发现，在人们参加极限运动时，NIT的摄入可以明显减少肺对O2的吸收，从而提高骨肌效率。这种现象很可能是因为硝酸盐在人体内代谢生成NIT，经NiR降解产生NO，因此微生物NiR在医学上有良好的应用前景。
6 展望NIT是一种重要的食品添加剂，但过量使用会对人体产生严重危害，研究可降解NIT的微生物亚硝酸盐还原酶，利用微生物降解食品及环境中的NIT具有广泛的应用前景。但亚硝酸盐还原酶工业化生产仍存在产量低、成本高等一系列问题。国内的研究仅局限于粗酶在肉制品中的应用效果研究，但NiR的纯化、固定化和晶体结构及其应用有待进一步深入研究。此外，对微生物亚硝酸盐还原酶作用机理的研究相对较少，如：(1) CuNiR内部残基间以及与2个铜活性中心的电子传递过程；(2)催化过程中NiR内部有关电子传递的氨基酸残基结构变化；(3) NiR与其他反硝化酶之间的基因表达调控，深入研究上述领域可以进一步开发亚硝酸还原酶，为生物脱氮开辟新途径，使亚硝酸盐还原酶的应用具有更大的空间和价值。
REFERENCES
| [1] |
Ding SN. Research of nitrite reductase in Lactobacillus plantarum[D]. Shanghai: Master's Thesis of Shanghai Normal University, 2013 (in Chinese) 丁少南.植物乳杆菌中亚硝酸还原酶的研究[D].上海: 上海师范大学硕士学位论文, 2013 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10270-1013298946.htm |
| [2] |
Guo XM. Genetic transformation by non-tissue culture on Phyllostachys edulis and phenotype analysis of the offspring of 35S: : DhNiR rice[D]. Hangzhou: Master's Thesis of Zhejiang A & F University, 2017 (in Chinese) 郭晓梅.毛竹非组培转基因及转DhNiR基因水稻后代性状分析[D].杭州: 浙江农林大学硕士学位论文, 2017 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10341-1017273796.htm |
| [3] |
Li SK. Isolation and characterization of nitrate reductase-deficient mutants of Dunaliella salina[D]. Zhengzhou: Master's Thesis of Zhengzhou University, 2006 (in Chinese) 李慎柯.杜氏盐藻硝酸盐还原酶突变株的筛选和鉴定[D].郑州: 郑州大学硕士学位论文, 2006 |
| [4] |
Kim HT, Kim S, Na BK, et al. Structural insights into the dimer-tetramer transition of FabI from Bacillus anthracis[J]. Biochemical and Biophysical Research Communication, 2017, 493(1): 28-33. DOI:10.1016/j.bbrc.2017.09.084 |
| [5] |
Sung J, Kim N, Park YH, et al. Rifabutin-based fourth and fifth-line rescue therapy in patients with for Helicobacter pylori eradication failure[J]. The Korean Journal of Gastroenterology, 2017, 69(2): 109-118. DOI:10.4166/kjg.2017.69.2.109 |
| [6] |
Wei JD, Zhang QF, Dou SH, et al. Cloning, expression and purification of copper nitrite reductase[J]. Science and Technology of Food Industry, 2017, 38(14): 101-105. (in Chinese) 魏计东, 张庆芳, 窦少华, 等. 亚硝酸还原酶基因克隆、表达与纯化[J]. 食品工业科技, 2017, 38(14): 101-105. |
| [7] |
Zhang QF, Chi NY, Xue JZ, et al. Nitrite influence on fermentation of Lactobacillus brevis 4903[J]. Journal of Microbiology, 2005, 25(3): 25-27. (in Chinese) 张庆芳, 迟乃玉, 薛景珍, 等. 亚硝酸盐影响Lactobacillus brevis 4903发酵的研究[J]. 微生物学杂志, 2005, 25(3): 25-27. DOI:10.3969/j.issn.1005-7021.2005.03.007 |
| [8] |
Zhang QF, Dong S. Study on fermented Chinese cabbage fermented by lactic acid bacteria[J]. Food Science and Technology, 2009, 34(7): 37-40. (in Chinese) 张庆芳, 董硕. 乳酸菌菌剂发酵腌渍酸白菜的研究[J]. 食品科技, 2009, 34(7): 37-40. |
| [9] |
Chi XM, Zhang QF. Evaluation of highly efficient degradation of NO2– fermentation by lactic acid bacteria in food[J]. Food and Fermentation Industries, 2017, 43(6): 78-84. (in Chinese) 迟雪梅, 张庆芳. 食品中常见乳酸菌高效降解NO2−发酵性能评价[J]. 食品与发酵工业, 2017, 43(6): 78-84. |
| [10] |
Zhang QF, Chi NY, Zheng Y, et al. The study on mechanism of nitrite degradation by lactic acid bacteria[J]. Food and Fermentation Industries, 2002, 28(8): 27-31. (in Chinese) 张庆芳, 迟乃玉, 郑燕, 等. 乳酸菌降解亚硝酸盐机理的研究[J]. 食品与发酵工业, 2002, 28(8): 27-31. DOI:10.3321/j.issn:0253-990X.2002.08.007 |
| [11] |
Zhang QF, Chi NY, Zheng Y, et al. Making inquiry about nitrite in fermentation of pickled vegetables[J]. Journal of Microbiology, 2003, 23(4): 41-44. (in Chinese) 张庆芳, 迟乃玉, 郑燕, 等. 关于蔬菜腌渍发酵亚硝酸盐问题的探讨[J]. 微生物学杂志, 2003, 23(4): 41-44. DOI:10.3969/j.issn.1005-7021.2003.04.013 |
| [12] |
Zhang QF, Chi NY, Zheng XF, et al. Study on removal of nitrite by Lactobacillus brevis[J]. Microbiology China, 2004, 31(2): 55-60. (in Chinese) 张庆芳, 迟乃玉, 郑学仿, 等. 短乳杆菌(Lactobacillus brevis)去除亚硝酸盐的研究[J]. 微生物学通报, 2004, 31(2): 55-60. DOI:10.3969/j.issn.0253-2654.2004.02.013 |
| [13] |
Gao HF, Li CQ, Ramesh B, et al. Cloning, purification and characterization of novel Cu-containing nitrite reductase from the Bacillus firmus GY-49[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2018, 34(1): 10. |
| [14] |
Adman ET, Godden JW, Turley S. The structure of copper-nitrite reductase from Achromobacter cycloclastes at five pH values, with NO2− bound and with type Ⅱ copper depleted[J]. Journal of Biological Chemistry, 1995, 270(46): 27458-27474. DOI:10.1074/jbc.270.46.27458 |
| [15] |
Horrell S, Kekilli D, Strange RW, et al. Recent structural insights into the function of copper nitrite reductases[J]. Metallomics, 2017, 9(11): 1470-1482. DOI:10.1039/C7MT00146K |
| [16] |
Solomon EI. Spectroscopic methods in bioinorganic chemistry: blue to green to red copper sites[J]. Inorganic Chemistry, 2006, 45(20): 8012-8025. DOI:10.1021/ic060450d |
| [17] |
Hosseinzadeh P, Tian SL, Marshall NM, et al. A purple cupredoxin from Nitrosopumilus maritimus containing a mononuclear type 1 copper center with an open binding site[J]. Journal of the American Chemical Society, 2016, 138(20): 6324-6327. DOI:10.1021/jacs.5b13128 |
| [18] |
Strange RW, Murphy LM, Dodd FE, et al. Structural and kinetic evidence for an ordered mechanism of copper nitrite reductase[J]. Journal of Molecular Biology, 1999, 287(5): 1001-1009. DOI:10.1006/jmbi.1999.2648 |
| [19] |
Silaghi, Dumitrescu R. Copper-containing nitrite reductase: a DFT study of nitrite and nitric oxide adducts[J]. Journal of Inorganic Biochemistry, 2006, 100(3): 396-402. DOI:10.1016/j.jinorgbio.2006.01.001 |
| [20] |
Boulanger MJ, Murphy MEP. Directing the mode of nitrite binding to a copper-containing nitrite reductase from Alcaligenes faecalis S-6: characterization of an active site isoleucine[J]. Protein Science, 2003, 12(2): 248-256. DOI:10.1110/ps.0224503 |
| [21] |
Radoul M, Bykov D, Rinaldo S, et al. Dynamic hydrogen-bonding network in the distal pocket of the nitrosyl complex of Pseudomonas aeruginosa cd1 nitrite reductase[J]. Journal of the American Chemical Society, 2011, 133(9): 3043-3055. DOI:10.1021/ja109688w |
| [22] |
Fülöp V, Moir JWB, Ferguson SJ, et al. The anatomy of a bifunctional enzyme: structural basis for reduction of oxygen to water and synthesis of nitric oxide by cytochrome cd1[J]. Cell, 1995, 81(3): 369-377. DOI:10.1016/0092-8674(95)90390-9 |
| [23] |
Baker SC, Saunders NFW, Willis AC, et al. Cytochrome cd1 structure: unusual haem environments in a nitrite reductase and analysis of factors contributing to β-propeller folds[J]. Journal of Molecular Biology, 1997, 271(2): 294-295. DOI:10.1006/jmbi.1997.1201 |
| [24] |
Serra AS, Jorge SR, Silveira CM, et al. Cooperative use of cytochrome cd1 nitrite reductase and its redox partner cytochrome c552 to improve the selectivity of nitrite biosensing[J]. Analytica Chimica Acta, 2011, 693(1/2): 41-46. |
| [25] |
Centola F, Rinaldo S, Brunori M, et al. Critical role of His369 in the reactivity of Pseudomonas aeruginosa cytochrome cd1 nitrite reductase with oxygen[J]. The FEBS Journal, 2006, 273(19): 4495-4503. DOI:10.1111/j.1742-4658.2006.05455.x |
| [26] |
Fülöp V, Moir JWB, Ferguson SJ, et al. Crystallization and preliminary crystallographic study of cytochrome cd1 nitrite reductase from Thiosphaera pantotropha[J]. Journal of Molecular Biology, 1993, 232(4): 1211-1212. DOI:10.1006/jmbi.1993.1473 |
| [27] |
Stein N, Love D, Judd ET, et al. Correlations between the electronic properties of Shewanella oneidensis cytochrome c nitrite reductase (ccNiR) and its structure: effects of heme oxidation state and active site ligation[J]. Biochemistry, 2015, 54(24): 3749-3758. DOI:10.1021/acs.biochem.5b00330 |
| [28] |
Youngblut M, Pauly DJ, Stein N, et al. Shewanella oneidensis cytochrome c nitrite reductase (ccNiR) does not disproportionate hydroxylamine to ammonia and nitrite, despite a strongly favorable driving force[J]. Biochemistry, 2014, 53(13): 2136-2144. DOI:10.1021/bi401705d |
| [29] |
Rodrigues ML, Oliveira T, Matias PM, et al. Crystallization and preliminary structure determination of the membrane-bound complex cytochrome c nitrite reductase from Desulfovibrio vulgaris Hildenborough[J]. Acta Crystallographica Section F-Structural Biology and Crystallization Communications, 2006, 62: 565-568. DOI:10.1107/S1744309106016629 |
| [30] |
Hirasawa M, Tripathy JN, Sommer F, et al. Enzymatic properties of the ferredoxin-dependent nitrite reductase from Chlamydomonas reinhardtii. Evidence for hydroxylamine as a late intermediate in ammonia production[J]. Photosynthesis Research, 2010, 103(2): 67-77. DOI:10.1007/s11120-009-9512-5 |
| [31] |
Yoneyama T, Fujimori T, Yanagisawa S, et al. 15N tracing studies on in vitro reactions of ferredoxin-dependent nitrite reductase and glutamate synthase using reconstituted electron donation systems[J]. Plant and Cell Physiology, 2015, 56(6): 1154-1161. DOI:10.1093/pcp/pcv039 |
| [32] |
Kuznetsova S, Knaff DB, Hirasawa M, et al. Mechanism of spinach chloroplast ferredoxin-dependent nitrite reductase: spectroscopic evidence for intermediate states[J]. Biochemistry, 2004, 43(2): 510-517. DOI:10.1021/bi035662q |
| [33] |
Tripathy JN, Hirasawa M, Kim SK, et al. The role of tryptophan in the ferredoxin-dependent nitrite reductase of spinach[J]. Photosynthesis Research, 2007, 94(1): 1-12. |
| [34] |
Tikhonova TV, Slutsky A, Antipov AN, et al. Molecular and catalytic properties of a novel cytochrome c nitrite reductase from nitrate-reducing haloalkaliphilic sulfur-oxidizing bacterium Thioalkalivibrio nitratireducens[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, 2006, 1764(4): 715-723. DOI:10.1016/j.bbapap.2005.12.021 |
| [35] |
Antonyuk SV, Strange RW, Sawers G, et al. Atomic resolution structures of resting-state, substrate- and product-complexed Cu-nitrite reductase provide insight into catalytic mechanism[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2005, 102(34): 12041-12046. DOI:10.1073/pnas.0504207102 |
| [36] |
Ellis MJ, Prudencio M, Dodd FE, et al. Biochemical and crystallographic studies of the Met144Ala, Asp92Asn and His254Phe mutants of the nitrite reductase from Alcaligenes xylosoxidans provide insight into the enzyme mechanism[J]. Journal of Molecular Biology, 2002, 316(1): 51-64. DOI:10.1006/jmbi.2001.5304 |
| [37] |
Chen YH, Cheng P, Yu GH, et al. Cloning and sequence analysis of nitrite reductase gene from Rhodopseudomonas palustris 2-8[J]. Microbiology China, 2011, 38(5): 647-653. (in Chinese) 陈燕红, 程萍, 喻国辉, 等. 沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris 2-8的亚硝酸盐还原酶基因克隆和序列分析[J]. 微生物学通报, 2011, 38(5): 647-653. |
| [38] |
Yuan HL, Bian CK, Chen DY, et al. Expression of nitrite reductase gene of Sinorhizobium sp. NP1 and the enzymatic properties[J]. Anhui Agricultural Sciences, 2016, 44(11): 132-134, 164. (in Chinese) 袁会兰, 边晨凯, 陈度宇, 等. 中华根瘤菌NP1亚硝酸盐还原酶基因的表达和酶学性质研究[J]. 安徽农业科学, 2016, 44(11): 132-134, 164. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2016.11.044 |
| [39] |
Chen SM, Luo TH, Fei YT, et al. Cloning, expression and purification of the nitrite reductase gene from Bacillus cereus LJ01[J]. Food Science, 2018, 39(6): 69-74. (in Chinese) 陈思敏, 罗彤晖, 费永涛, 等. 蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus LJ01中亚硝酸盐还原酶的基因克隆、表达和纯化[J]. 食品科学, 2018, 39(6): 69-74. |
| [40] |
Terpe K. Overview of bacterial expression systems for heterologous protein production: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2006, 72(2): 211-222. |
| [41] |
Zhang WW. Studies on nitrite reductase from Boletus edulis[D]. Beijing: Doctoral Dissertation of China Agricultural University, 2016 (in Chinese) 张薇薇.美味牛肝菌亚硝酸盐还原酶的研究[D].北京: 中国农业大学博士学位论文, 2016 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10019-1016085371.htm |
| [42] |
Xu L, Liang RF, Jin Y. Research progress in nitrite reductase in meat products[J]. Science and Technology of Food Industry, 2012, 33(3): 413-416. (in Chinese) 徐龙, 梁蕊芳, 靳烨. 肉制品中亚硝酸还原酶的应用进展[J]. 食品工业科技, 2012, 33(3): 413-416. |
| [43] |
Kakutani T, Watanabe H, Arima K, et al. Purification and properties of a copper-containing nitrite reductase from a denitrifying bacterium, Alcaligenes faecalis strain S-6[J]. The Journal of Biochemistry, 1981, 89(2): 453-461. DOI:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a133220 |
| [44] |
Fedtke I, Kamps A, Krismer B, et al. The nitrate reductase and nitrite reductase operons and the narT gene of Staphylococcus carnosus are positively controlled by the novel two-component system NreBC[J]. Journal of Biochemistry, 2002, 184(23): 6624-6634. |
| [45] |
Vigliotta G, Di Giacomo M, Carata E, et al. Nitrite metabolism in Debaryomyces hansenii TOB-Y7, a yeast strain involved in tobacco fermentation[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2007, 75(3): 633-645. DOI:10.1007/s00253-007-0867-2 |
| [46] |
Zheng HZ. The study on the strain fermentation of nitrite reductase and its application in cooking sausage[D]. Xiamen: Master's Thesis of Jimei University, 2009 (in Chinese) 郑怀忠.产亚硝酸还原酶菌株发酵特性及酶在肉制品中的应用[D].厦门: 集美大学硕士学位论文, 2009 http://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10390-2009194146.htm |
| [47] |
Trofimov AA, Polyakov KM, Boyko KM, et al. Structures of complexes of octahaem cytochrome c nitrite reductase from Thioalkalivibrio nitratireducens with sulfite and cyanide[J]. Acta Crystallographica Section D, 2010, 66(10): 1043-1047. DOI:10.1107/S0907444910031665 |
| [48] |
Chi XM, Zhang QF, Chi NY. Research progress of the safety of fermented vegetables[J]. China Brewing, 2018, 37(8): 5-8. (in Chinese) 迟雪梅, 张庆芳, 迟乃玉. 发酵蔬菜安全性的研究进展[J]. 中国酿造, 2018, 37(8): 5-8. |
| [49] |
Gao SY. Application of lactic acid bacteria in mustard pickling process[D]. Hangzhou: Master's Thesis of Zhejiang University, 2014 (in Chinese) 高世阳.乳酸菌应用榨菜腌制工艺研究[D].杭州: 浙江大学硕士学位论文, 2014 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10335-1014174694.htm |
| [50] |
Xia J. Dynamic changes of lactic acid bacteria flora during the fermentation of Sichuan pickle and its effects on the flavor of pickle[D]. Ya'an: Master's Thesis of Sichuan Agricultural University, 2014 (in Chinese) 夏姣.四川泡菜发酵过程中乳酸菌的动态变化及其对泡菜风味的影响[D].雅安: 四川农业大学硕士学位论文, 2014 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=J0121328 |
| [51] |
Luo JJ, Zheng AJ, Meng K, et al. Proteome changes in the intestinal mucosa of broiler (Gallus gallus) activated by probiotic Enterococcus faecium[J]. Journal of Proteomics, 2013, 91: 226-241. DOI:10.1016/j.jprot.2013.07.017 |
| [52] |
Papagianni M. Advances in citric acid fermentation by Aspergillus niger: biochemical aspects, membrane transport and modeling[J]. Biotechnology Advances, 2007, 25(3): 244-263. DOI:10.1016/j.biotechadv.2007.01.002 |
| [53] |
Scott KP, Gratz SW, Sheridan PO, et al. The influence of diet on the gut microbiota[J]. Pharmacological Research, 2013, 69(1): 52-60. DOI:10.1016/j.phrs.2012.10.020 |
| [54] |
Chen LL, Huang J, Kuang ZS, et al. Effect of fermentation on the degradation of nitrite in silkworm excrement from different sources[J]. Acta Sericologica Sinica, 2018, 44(3): 458-465. (in Chinese) 陈乐乐, 黄静, 邝哲师, 等. 发酵处理对不同来源蚕沙中亚硝酸盐的降解效果试验[J]. 蚕业科学, 2018, 44(3): 458-465. |
| [55] |
Yu GH. Effects of rare earth element, micronutrient fertilizers and nitrification inhibitors on nitrate, nitrite contents and other qualities in leaf vegetable[D]. Changsha: Master's Thesis of Hunan Agricultural University, 2004 (in Chinese) 余光辉.稀土、微肥和硝化抑制剂对叶菜类蔬菜硝酸盐和亚硝酸盐含量及其他品质的影响[D].长沙: 湖南农业大学硕士学位论文, 2004 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10537-2004089431.htm |
| [56] |
Yan B. Amperometric biosensor based on novel organic-inorganic hybrid materials[D]. Tianjin: Doctoral Dissertation of Tianjin University, 2005 (in Chinese) 阎博.基于新型有机-无机杂化材料的安培型生物传感器研究[D].天津: 天津大学博士学位论文, 2005 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10056-2007078715.htm |
| [57] |
Ding SN, Gong GM. Research progress in enzyme biosensors for nitrite determination[J]. Science and Technology of Food Industry, 2013, 34(8): 378-380, 385. (in Chinese) 丁少南, 龚钢明. 亚硝酸盐酶传感器的研究进展[J]. 食品工业科技, 2013, 34(8): 378-380, 385. |
| [58] |
Almeida MG, Serra A, Silveira CM, et al. Nitrite biosensing via selective enzymes--a long but promising route[J]. Sensors, 2010, 10(12): 11530-11555. DOI:10.3390/s101211530 |
| [59] |
Silveira CM, Besson S, Moura I, et al. Measuring the cytochrome c nitrite reductase activity-practical considerations on the enzyme assays[J]. Bioinorganic Chemistry and Applications, 2010, 2010: 634597. |
| [60] |
Mao Y, Bao Y, Han DX, et al. Research progress on nitrite electrochemical sensor[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2018, 46(2): 147-156. (in Chinese) 毛燕, 包宇, 韩冬雪, 等. 亚硝酸盐电化学传感器研究进展[J]. 分析化学, 2018, 46(2): 147-156. |
| [61] |
Chen H. Purification nitrite reductase and electron donor from Lactobacillus casei LCR6013 and their synergetic degradation of nitrites[D]. Guangzhou: Master's Thesis of South China University of Technology, 2016 (in Chinese) 陈浩.干酪乳杆菌LCR6013中亚硝酸盐还原酶和电子供体的纯化及其协同降解亚硝酸盐作用[D].广州: 华南理工大学硕士学位论文, 2016 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10561-1016769996.htm |
| [62] |
Hu CS, Li CQ, Liao WB, et al. The progress on electron transport pathway and catalytic mechanism of copper-containing nitrite reductase[J]. Microbiology China, 2008, 35(7): 1136-1142. (in Chinese) 胡朝松, 李春强, 廖文彬, 等. 铜型亚硝酸还原酶的电子传递模式及催化机理研究进展[J]. 微生物学通报, 2008, 35(7): 1136-1142. DOI:10.3969/j.issn.0253-2654.2008.07.026 |