细菌血红素降解蛋白结构特点及作用机制

摘要

铁离子是几乎所有生物包括细菌生存必需的营养元素.在宿主体内,绝大多数的铁离子均以血红素的形式存在于各种血红素结合蛋白,如血红蛋白、肌红蛋白等.当致病菌感染宿主后,血红素将成为某些致病菌主要的铁离子来源.致病菌编码血红素转运系统,并利用该系统将血红素转运至胞浆,在胞浆血红素被细菌的血红素降解蛋白降解,释放铁离子供细菌利用.在致病菌中,目前至少有两种血红素降解酶被发现和鉴定.第一种为经典的血红素氧化酶(heme oxygenase,HO),它催化血红素氧化形成胆绿素、一氧化碳(CO)和Fe2+;第二种非经典降解酶,包括金黄色葡萄球菌的IsdG/IsdI蛋白及其同系物Mhu D蛋白,催化血红素分别产生staphylobilin和mycobilin.另外,部分细菌内存在其它血红素降解因子,其与前两种血红素降解酶无结构同源性,但在血红素降解实验中可产生胆绿素(biliverdin)或CO,因而被鉴定为"血红素降解蛋白".对细菌血红素降解蛋白分子结构解析及作用机制的深入理解,将有助于新的血红素降解蛋白的发现和鉴定.