氧化还原反应是维持天然硫循环的重要反应，硫代硫酸盐，连四硫酸盐，硫化物是氧化还原反应的硫的主要来源。硫代硫酸盐在环境中的储量丰富，在维持环境硫平衡方面发挥重要作用，硫代硫酸盐氧化主要由存在于微生物不同发育系统中的多酶复合体(Sox)控制(Meyer et al., 2007; Freidrich et al., 2005 )，但是，Sox多酶复合物调控的硫氧化过程的生物分子机制尚不清楚。

A.vino是一种α-变形细菌，在还原的硫化合物中，例如硫代硫酸盐或硫化物的氧化期间在周质内积累水不溶性硫。由Sox，SoAK和SoxYZ基因编码的三种周质Sox蛋白主要负责A.vino中硫代硫酸盐氧化，硫代硫酸盐在A.vino中氧化分子机制揭示了硫代硫酸盐偶联到了与SoxZ结合的SoxY的羧基末端半胱氨酸残基上并且整个过程由SoxXA促成，然后SoxB开始作用裂解SoxY-硫代硫酸盐水解加合物以释放硫酸盐分子(Bagchi, 2012)。据记载，A.vino的SoxB与SoxYZ复合物产生有效反应(Welte et al., 2009)，但是，在残留水平上的Sox和SoxYZ蛋白复合物之间的相互作用的细节尚待探索。

通过同源建模获得的SoxY，Socks和来自A.vino的SoxB的5'-核苷酸酶C末端结构域的三维结构在目前的研究中已经有所描述。分子对接模拟已被用来发现这些蛋白质的可能的结合模式。SoxY，SoxZ 和 SoxB的结合位点已经通过了预测和分析。这些研究提供了这些蛋白质在硫氧化反应循环中的可接受的残留水平相互作用的详细结构视图。

1结果与分析

1.1 SoxY结构描述

SoxY的建模结构是111个氨基酸残基的长蛋白，其预测的结构非常类似于来自Chlorobium Limicola F硫代硫酸盐卟啉的硫载体蛋白SoxY的结构(PDB码：用于SoxY的2NNC A链)。大部分结构由β链和线圈区组成(7~12, 23~26, 37~44, 51~56, 64~68, 78~83, 91~94和107~111位置主要是β链结构)，其余部分是与线圈区域分散的螺旋结构(图1)。

1.2 SoxZ的结构描述

SoxZ的建模结构是104个氨基酸残基的长蛋白，其预测的结构与来自脱氧副球菌(Paracoccus denitrificans)的SoxYZ复合物(PDB码: 20XG; SoxZ的Z链)的SaxS蛋白的结构非常相似,该蛋白主要由β链和螺旋结构组成(图2)。

1.3 SoxB C端结构域的结构描述

5'-核苷酸的蛋白质结构模型，SoxB的C-末端结构域是138个氨基酸残基的长蛋白，预测的结构与SoxB的结构非常相似。嗜热硫杆菌硫酸水解酶的蛋白(PDB代码: 2WDC; Sox B结构域的A链)的残基显示对螺旋，β链和螺旋构象的构象适应性。在模拟的蛋白质结构中有四个螺旋和五个β链区域(14~24, 63~68, 71~81, 114~122为螺旋结构, 26~31, 36~40, 46~50, 95~99, 133~136为β链结构)。螺旋和β链区域主要散布在线圈区域(图3)。

 1.4 SoxB C末端结构域与SoxYZ复合物的相互作用

为了找到SoxB C端结构域与SoxYZ之间的相互作用，蛋白质的三维结构由软件工具cluspro 2.0对接得到，发现SoxYZ和SoxB结构域之间存在强烈的相互作用。两种蛋白质的主链和侧链都存在着广泛的H键合相互作用，并且两个蛋白质之间也存在疏水作用，除此之外，还有蛋白质-蛋白质离子和芳香族-芳香族相互作用。表1表示SoxYZ蛋白复合物和5'-核苷酸酶，SoxB蛋白的C末端结构域侧链之间广泛的蛋白质-蛋白质氢键相互作用，SoxYZ和5'-核苷酸酶的复杂结构模型，SoxB蛋白的C端结构域(图4)

2讨论

本研究尝试阐明SoxY，SockZ和5'-核苷酸酶的基础结构，与SoxB C端结构域的结合及其在硫氧化中的作用。对蛋白质SoxY，SockZ和5'-核苷酸酶三维结构的分析，构建和分析了SoxB的C末端结构域。由于SoxB只有5'-核苷酸酶的大氨基酸残基，SoxB的C末端结构域已建模，SoxB蛋白中的结构域位置已经用Pfam预测，并且结果也通过blast运行验证。结构域为蛋白质功能结构的保守部分，但是没有关于SoxB和SoxYZ复合蛋白的残留水平相互作用的有据可查的报道。简而言之，我们的研究结果对SoxYZ蛋白复合物的三维结构和SoxB的C末端结构域有新理解，也可能继这些蛋白质的分子功能之后阐明其结构基基础。这个模型为实验设计确定SoxY, SoxZ和SoxB蛋白中各种氨基酸残基的作用进而预测其相互作用的分子基础提供了一个合理的平台。

3材料与方法

3.1 SoxY，SockZ和SoxB蛋白C末端结构域的序列分析和同源性建模

每个个体模型蛋白质结构的RMSD通过在每个晶体模板上分别叠加在每个晶体模板上的主链构象来计算(SoxY的2NNC链, Sox的20XG的Z链和SoxB的2WDC的A链5'-核苷酸酶, C末端结构域)。叠加的RMSD对于SoxY为0.255Ǻ，对于Sox为1.117Ǻ，对于5'-核苷酸酶为C末端结构域SoxB为0.477。

A.vino的SoxY，SoxZ和SoxB蛋白的氨基酸序列从NCBI核苷酸数据库(Acc. No. NC_013851)获得，这些氨基酸序列用于实验室构建同源模型，对蛋白质数据库进行BLAST以找到用于同源性建模的合适模板。Chlorobium Limicola F Thiosulfate Phylum的结果显示来自Paracoccus Pantotrophus (PDB代码: 用于Sox的20XG Z链)的X射线晶体结构(PDB码：用于SoxY的2NNC A链)。SoxY和SoxZ的序列分别与模板序列具有49％和36％的序列同一性，由于SoxB蛋白序列只有C末端结构域（5'-核苷酸酶，C末端结构域）已被建模，Pfam用于鉴定该蛋白的保守结构域。BLAST也验证了相同的结构域。该结构域具有146个氨基酸残基。对于SoxB结构域，最佳模板是来自嗜热硫杆菌硫酸水解酶Soxb (PDB代码: SoxB结构域的2WDC A链)的X射线晶体结构，序列同一性为44％。均方根偏差(RMSD)用于研究球状蛋白构象，然后使蛋白质的模型的能量在两个步骤中最小化，第一步，使用最速下降技术，第二步，使用Discovery工作软件共轭梯度技术来最小化三维结构的总体结构，直到达到0.0001 RMS梯度。所有的能量最小化都使用CHARMM力场和蛋白质的固定主链完成(Brooks et al., 1983)。

3.2模型验证

使用Prosa web服务器计算每个个体模型蛋白的z评分，Z-评分显示在天然结构内有不错的预测模型结构(Sippl, 1993)。保存服务器用于验证模型化蛋白质的主链特性，没有发现大的不良接触或Cα四面体失真。VERIFY3D用于检查三维模型的氨基酸残基概况(Eisenberg et al., 1997)。使用PROCHECK网络服务器分析模型和Ramachandran图的立体化学质量(Laskowski et al., 1993)。在Ramachandran图中，在不允许的区域没有发现残基(Ramachandran and Sashisekharan, 1968).

3.3分子对接模拟

为了研究SoxYZ复合蛋白和5'-核苷酸酶之间的相互作用，使用软件Cluspro 2.0对接SoxB C末端结构域、SoxY和SoxZ蛋白的模型(Comeau et al., 2004)。Cluspro 2.0是一个完全自动化的基于网络的蛋白质蛋白质对接程序(Comeau et al., 2004)。SoxY和SoxZ蛋白的对接结构再次与5'-核苷酸酶的结构模型对接，A.vino的SoxB蛋白的C-末端结构域使用Cluspro 2.0蛋白质-蛋白质对接服务器对接，使用Cluspro 2.0的高级选项去除来自受体和配体的非结构化残基。模型“0”从不同的显示模型结构中选择，因为它在所有可能的对接结构中具有最佳的簇尺寸被收集和分析。通过使用CHARMM力场的最速下降技术使蛋白质复合物固定骨架复杂的结构能量最小化(Brooks et al., 1983)。

3.4蛋白质-蛋白质相互作用的计算

我们使用蛋白质相互作用计算机(P.I.C)网络服务器探索SoxY，SoxZ 和SoxB结构域之间的相互作用。P.I.C 网络服务器是在其中提供蛋白质三维结构以计算各种相互作用的在线网络服务器，例如二硫键、疏水相互作用、离子相互作用、氢键、芳香族-芳香族相互作用、芳香-硫相互作用和蛋白质内或蛋白质之间的阳离子-π相互作用(Tina et al., 2007)。

作者贡献

SR主要负责实验操作，实验方案的制定和文章的撰写由AB和SR共同完成。

致谢

感谢卡利尼亚大学生物化学与生物物理系2012年~2015年的DST-PURSE计划，提供工具和基础设施支持以及DBT赞助的生物信息学基础设施。

参考文献

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