粪产碱杆菌NicA基因的烟酸降解功能鉴定(2)
图1 巴氏杆菌烟酸代谢机制
Jiménez等解析了恶臭假单胞菌KT2440中完整的烟酸酸代谢途径[10]。Nic基因调控恶臭假单胞菌KT2440的烟酸代谢，其中NicAB基因编码烟酸羟化酶，NicC基因编码6-羟基烟酸单氧酶，生成DHP。NicX是DHP双加氧酶新家族的第一个成员；NicE基因编码N-Formylmaleamate甲酰化酶；NicE和NicF基因产物催化Maleamate途径的最后两个步骤。
图2 恶臭假单胞菌KT2440烟酸代谢机制
2011年，Jiménez联合另一批学者报道了恶臭假单胞菌KT2440中Nic基因的转录调控机制对烟酸的有氧降解[11]。报道称三个NA诱导的分解代谢操纵子，即编码将NA转化为6-羟基烟酸（6HNA）的上游途径的nicAB，和负责将6HNA引导至中枢代谢的nicCDEFTP和nicXR操纵子，由Pa，Pc 和Px启动子驱动。nicE调节基因编码抑制分歧的Pc和Px启动子为6HNA诱导剂分子的活性的MarR样蛋白。
图3 恶臭假单胞菌KT2440 Nic基因调控机制
DHP双加氧酶（NicX）催化DHP生成N-甲酰马来酰胺酸（NFM），NFM在NFM脱甲酰酶（NicD）的作用下生成马来酰胺酸，后者在马来酰胺酸脱氨基酶（NicF）的作用下生产马来酸，最后马来酸在马来酸顺反异构酶（NicE）的催化下生成富马酸，从而进入TCA循环。
二、粪产碱杆菌研究概述
粪产碱菌是我国第一次发现的产碱属中的一个固氮菌[12]，是一种含有含有吸氢酶的兼性化能自养细菌，具有较强的吸氢能力，还可利用H2为能源同化CO2营化能自养生活[13]。粪产碱菌不仅具有固氮能力，还具有硝化作用和反硝化作用。Honda[14]等分离到一株粪产碱菌株Alcaligenes faecalis strain No. 4同时具有异养硝化和好氧反硝化能力，Joo等发现该菌株在好氧条件下，能够用来治理含有高浓度铵的猪场污水。
关于粪产碱菌的研究中，也有一些研究者指出粪产碱菌能够降解一系列生物物质。如单环或多环芳烃化合物、农药等有毒物质，还有磺胺类药物、以及一些无机化合物等。Yanasugondha等分离到了一株能够降解麦硫因的粪产碱菌[15]。Yeon等选择粪产碱菌中的3-羟基丁酸酯脱氢酶（3-hydroxybutyrate dehydrogenase,3HBDH）构建乙酰丙酸的底物特异性酶催化乙酰丙酸到4-羟基戊酸的还原反应[16]。董俊宇等发现了一株粪产碱菌对除草剂二氯喹啉酸有良好的降解效果[17]。Kong等发现，Alcaligenes faecalis strain JBW4在土壤中能够通过非氧化途径降解一种烈性杀虫剂硫丹，降低土壤中硫丹的基因毒性和生态毒性，显示出对硫丹残留污染的土壤的生物修复能力[18]。Khanolkar等分离鉴定出一株能够降解三丁基氯丁锡（TBTCl）的菌株Alcaligenes. faecalis strain SD5。该菌能够降解TBTCl至毒性较小的氯化二丁基锡（DBTCl2），当细胞处于TBTCl中时胞外多糖和铁载体的产生会增多，胞外多糖负责隔绝并保护该菌株免受TBTCl的毒性影响并且对TBTCl进行生物乳化作用，铁载体的产生可能是参与TBTCl的降解成毒性较小的DBTCl2的过程。同时提出，该菌可应用于TBTCl污染区域的生物修复[19]。Surovtseva等报道的Alcaligenes faecalis H1通过初始的氧化去氨基作用降解3,4-二氯苯胺至4,5-二氯苯酚[20]。Zhao等从土壤样品中分离到了一株能够降解烟嘧磺隆粪产碱菌Alcaligenes faecalis strain ZWS11，该菌能够降解起始浓度5-500ppm范围的烟嘧磺隆，并通过检测出降解的四种代谢产物推出了该菌降解烟嘧磺隆的可能降解途径。该菌同时具有降解砜嘧磺隆、苯磺隆和噻磺隆的能力[21]。Li等发现Alcaligenes faecalis和Pycnoporus sanguineus共同培养时能够提高磺胺甲恶唑（SMX）的生物去除率，并通过漆酶产生系统减轻SMX的转化产物的细胞毒性[22]。此外，Regar等报道了一株粪产碱菌能够利用吲哚为唯一碳源产生靛蓝色[23]。总结关于粪产碱菌关于生物降解的研究，粪产碱菌及其功能酶在生物修复或工业生产上具有广阔的应用潜力。