细菌能够降解尼古丁吗

【科技动态】细菌能够降解尼古丁？

        [导读]上部烟叶烤后叶中烟碱含量偏高,刺激性大是影响上部烟叶可用性的重要原因。通过利用微生物代谢发酵方式，在醇化过程中降解烟碱是提高上部烟叶可用性及吸食品质的重要途径。发现和寻找高效的尼古丁降解菌株，在上部烟叶的生物醇化剂类产品中可发挥巨大的作用。

        近日，南京农业大学的研究团队在《Environmental Research》杂志发表了《尼古丁在原核细胞中的分解代谢：分解菌株、途径和模块》的综述性文章。文章总结整理了近些年对原核生物中的尼古丁分解代谢进行的系统研究的进展，包括已发现的烟碱降解的分解代谢途径和编码这些途径的酶的分解代谢基因，以及拥有上述代谢途径的菌株之间的进化与亲缘关系。该综述指出已发现的三种尼古丁降解途径的基因存在较高的保守性，依据这类保守性基因，将引导我们找到和识别更多的尼古丁降解细菌。

        该文章首先总结了细菌中三个已发现的的尼古丁分解代谢的途径：即吡啶途径、吡咯烷途径以及吡啶和吡咯烷途径的混合变异途径（VPP途径）。这三种尼古丁分解代谢途径在三个远缘相关的细菌谱系中分别进化，例如所有具有吡啶分解代谢途径的菌株，均属于放线杆菌门，主要包括节杆菌属、链霉菌属、支链淀粉病、红球菌属、诺卡氏菌属、芽殖球菌属和克兰氏菌属。与之相对应的是，目前所有发现的采用吡咯烷分解代谢途径的菌株，全部来自于假单胞菌属，其属于γ-变形菌门。 最后，几乎所有具有VPP分解代谢途径的菌株都属于ε-变形菌门细菌，包括农杆菌属、申氏杆菌属、苍白杆菌属、鞘脂单胞菌属、鞘氨醇单胞菌和新鞘氨醇杆菌属。

        然而，在所有三个途径中尼古丁分子降解的一般机制都是保守的，主要分为六个关键的酶促步骤或分解代谢模块：吡啶环的羟基化、吡咯烷环的脱氢、侧链的裂解、吡啶环的裂解、侧链的脱氢和吡啶环裂解产物的脱氨。

        文章依据相对保守的分解代谢酶的序列，根据公共数据库中的基因组序列数据，分析并指出了几种可能的潜在的尼古丁降解细菌；有助于研究者根据保守的尼古丁降解途径的基因信息，去发掘寻找具备尼古丁降解功能的新菌株。此外文章还讨论了几个参与烟碱降解基因共定位，并可能参与烟碱分解代谢的未鉴定基因，包括调节基因，甲基接受趋化蛋白基因，转运蛋白基因和辅因子基因。

原文阅读：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S001393512030150X