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微生物在砷的生物地球化学循环中扮演着重要角色。由于砷的毒性，微生物进化出不同的代谢机制来应对其毒害，这些机制包括氧化、还原、甲基化、脱甲基、挥发、外排等等。一些微生物能将无机三价砷[As(III)]甲基化，然而砷甲基化中间产物三价单甲基砷[MAs(III)]具有比As(III)更强的毒性。有些微生物通过产生剧毒的MAs(III)抑制其它微生物生长，MAs(III)被认为是一种原始的抗生素。因此，微生物需要进化出对MAs(III)进行解毒的机制。

南京农业大学赵方杰团队从砷污染水稻土分离到一株耐砷的细菌EnsiferadhaerensST2，发现该菌株含有一个新的砷抗性基因簇arsRVK，其中编码的ArsV是一个具有未知功能的NADPH依赖性单加氧酶。arsV基因可以赋予砷敏感大肠杆菌AW更高的MAs(III)抗性和氧化MAs(III)的能力。通过纯化蛋白的酶学实验证明，在NADPH和FAD或FMN存在的条件下，ArsV蛋白可以将MAs(III)氧化为毒性低的MAs(V)（图1），并且可以将三价锑[Sb(III)]氧化为五价锑Sb(V)。arsRVK基因簇存在于多种细菌的基因组中（图1）。通过对稻田土壤的宏基因组数据分析表明，arsV同源基因的丰度为0.12~0.25ppm。这些结果表明，ArsV是一种新型的MAs(III)和Sb(III)的解毒酶，编码arsV的基因广泛存在于土壤细菌中。

图1.环境中广泛存在arsV基因及ArsV氧化解毒MAs(III)的机制

图2.ArsV赋予了砷敏感大肠杆菌的MAs(III)抗性，ArsV可以将MAs(III)氧化为MAs(V)，Sb(III)氧化为Sb(V)

近日，该研究结果以“Oxidationoforganoarsenicalsandantimonitebyanovelflavinmonooxygenasewidelypresentinsoilbacteria”为题目在EnvironmentalMicrobiology在线发表。

张隽副教授为论文第一作者，赵方杰教授为通讯作者。资环院蔡枫博士、硕士生吴亦飞和王子萍、广东省生态环境技术研究所孙晓旭博士、英国利兹大学肖可青博士、以及佛罗里达国际大学的BarryP.Rosen教授和陈健博士参与了部分研究工作。本项目研究得到了国家自然科学基金（和）等项目的资助。

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