大腸桿菌的防禦機制
科學新聞由SciScape

英國John Innes Centre的R. Dixon及美國喬治理工學院的S. Spiro等人經由實驗解釋大腸桿菌如何偵測環境中一氧化氮(NO)的存在，進而啟動掃毒機制以自我防衛。

一氧化氮是真核生物(eukaryotes)用來對抗病原體的武器之一，但病菌也發展出一套方法來對付一氧化氮。大腸桿菌便能用若干酵素將一氧化氮轉換成其他無害的物質，例如在一氧化氮的存在下，蛋白質NorR能活化NorV及NorW，這兩種酵素就能把一氧化氮還原成N2O，病菌也因此避開了宿主的防禦系統。由於致病性的大腸桿菌能經由不潔食物感染人體造成嚴重腹瀉，若能了解細菌的這一套反防禦策略，必有助於發展新的抗生素。

美國俄亥俄州兒童醫療中心的Gardner等人曾猜測NorR利用前端的GAF部位(GAF domain)來感測NO的存在。生物的酵素系統中已有若干運用一氧化氮鐵錯合物的例子，Spiro等人由電子順磁共振(EPR)光譜的實驗發現NorR的GAF部位帶有一個鐵金屬中心，他們推測這個五或六配位的亞鐵離子(Fe+2)與一個NO分子的結合造成蛋白質構形的變化，與GAF相鄰的AAA+部位因而活化，進行腺三磷酸(ATP)水解的反應並促進norVW基因的轉錄活動，最後酵素產物將NO掃除。

此金屬中心亦是首次在生物系統中發現{Fe(NO)}7(S = 3/2)不含血紅素(non-haem)的鐵錯合物的例子；過去已知的例子包括{Fe(NO)2} 9錯合物，以及{Fe(NO)}7(S = 1/2) 含血紅素錯合物，這些不同結構的鐵錯合物所引導的NO訊號感應機制可能也因而不同。Spiro期待這項研究能帶動和細菌NO清除機制相關的後續研究。

原始論文
Benoît D'Autréaux, Nicholas P. Tucker, Ray Dixon and Stephen Spiro, A non-haem iron centre in the transcription factor NorR senses nitric oxide
Nature, Vol. 437, 769 (2005)

Anne M. Gardner‡, Christopher R. Gessner, and Paul R. Gardner, Regulation of the Nitric Oxide Reduction Operon (norRVW) in Escherichia coli
Journal of Biological Chemistry, Vol. 278, No. 12, 10081–10086 (2003)