在煙草加工過程中會產生大量富含尼古丁等煙堿類化合物的固體和液體廢棄物，易進入地下水對環境造成一定的影響，因此降低煙草廢棄物中尼古丁含量對于維護人類的健康和環境保護有著重要的意義。惡臭假單胞菌S16能夠以尼古丁作為底物生長并將其*礦化，在降低煙草中尼古丁含量和處理煙草廢物的過程中發揮重要作用。課題組成員通過研究假單胞菌屬中參與重要環境毒物尼古丁分解代謝的一個新的調控蛋白NicR2與DNA的結合方式，發現NicR2雖然包含helix-turn-helix (HTH) motif，其結合DNA的方式卻與β-片型調控蛋白類似。在此基礎上，提出了一種新的HTH型調控蛋白結合DNA的模型。該研究成果《An unusual repressor controls the expression of a crucial nicotine-degrading gene cluster in Pseudomonas putida S16》

該尼古丁微生物分解代謝途徑中還存在許多具有重要的生物化學研究價值和化學催化應用價值的酶。研究團隊成功解析了N-甲酰馬來酰胺酸脫甲酰基酶Nfo與馬來酰胺酸脫氨基酶Ami的晶體結構，以及Ami與其產物馬來酸的復合物的晶體結構。通過酶活性動力學檢測、計算機分子對接模擬、量子化學計算，揭示了Nfo與Ami雖然同為酰胺水解酶，但卻有著針對各自底物量身定制的活性位點結構，從而不能互相交換酰胺底物進行交叉水解反應的特殊巧妙的分子機制。研究成果發表在了同期的molecular Microbiology上《Structural insights into the specific recognition of N-heterocycle biodenitrogenation-derived substrates by microbial amide hydrolases》

同時研究團隊還發表了S16菌株尼古丁降解過程中關鍵酶-馬來酸異構酶Pp-Iso結構的研究成果《Structural and computational studies of the maleate isomerase from Pseudomonas putida S16 reveal a breathing motion wrapping the substrate inside》揭示了底物馬來酸被馬來酸異構酶*包裹在內部，而不像通常底物處在酶分子表面的溝或口袋里。通過分子動力學模擬，發現馬來酸異構酶有兩個loop，像開關一樣一張一合，控制底物的進入與產物的釋放。馬來酸異構酶采取這種特殊的方式，催化馬來酸雙鍵的順反異構，并防止副反應的發生，為異構酶的底物結合和催化機制提供了重要參考。

研究團隊幾位成員——吳更教授、唐鴻志副教授、趙一雷教授等在該課題的研究過程中充分發揮各自在結構生物學、分子生物學、計算化學研究技術上的優勢，和多名研究生王麗娟、陳朵朵、呂洋、陳啟華等數年努力工作，終于在微生物學領域刊物MolMicrobiol連續發表了上述三篇重要論文。該項系統的工作將為難降解有機污染物微生分解代謝機制的解析和相關生物資源有效利用提供指導和幫助。該研究得到了國家自然科學基金重點項目(31230002)和創新研究群體基金(31121064)以及上海市青年科技啟明星計劃(13QA1401700)等的支持。