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| 中國海洋大學(xué)在微生物DMSP/DMS循環(huán)方面取得新進(jìn)展 |
| http://www.gangguanzhidu.com 2025年12月8日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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12月4日，中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院、深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心和海洋生物多樣性與進(jìn)化研究所張曉華教授團(tuán)隊在綜合性期刊Advanced Science（《先進(jìn)科學(xué)》）上在線發(fā)表了題為“Two Novel S-methyltransferases Confer Dimethylsulfide Production in Actinomycetota”（放線菌中產(chǎn)生DMS的兩種新型甲基轉(zhuǎn)移酶）的最新研究成果。
硫化氫（Hydrogen sulfide，H2S）、甲硫醇（Methanethiol，MeSH）和二甲基硫（Dimethylsulfide，DMS）是海洋中主要的含硫氣體，在全球硫循環(huán)、趨化作用及氣候調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。微生物可通過S-甲基化作用將具有細(xì)胞毒性的H2S和MeSH轉(zhuǎn)化為無毒的DMS，該過程在陸地與海洋環(huán)境中分別主要由MddA或MddH酶催化完成。然而，海洋和陸地中廣泛分布的放線菌門細(xì)菌含有未知的Mdd酶，導(dǎo)致該代謝途徑的潛力長期被低估。
圖1. 放線菌中產(chǎn)生DMS的兩種新型甲基轉(zhuǎn)移酶
基于以上研究背景，張曉華教授團(tuán)隊通過基因文庫構(gòu)建、基因敲除等方法，發(fā)現(xiàn)并鑒定了廣泛存在于放線菌中的兩種甲基轉(zhuǎn)移酶——MddM1和MddM2（圖1）。研究對這兩種酶的催化特性進(jìn)行了系統(tǒng)表征，發(fā)現(xiàn)其催化效率高于MddA，但低于MddH。功能實驗表明，mddM1與mddM2的轉(zhuǎn)錄受H2S、MeSH及氧化應(yīng)激誘導(dǎo)，并能將有毒的H2S和MeSH轉(zhuǎn)化為無毒的DMS，有效緩解氧化壓力，顯示出明確的生理解毒功能。MddM1和/或MddM2存在于半數(shù)以上的放線菌門細(xì)菌（包括模式菌種委內(nèi)瑞拉鏈霉菌）中，同時也分布于部分綠彎菌門、酸桿菌門及變形菌門細(xì)菌中。在不同環(huán)境中，mddM1的豐度始終高于mddM2，尤其在土壤與沼澤沉積物中普遍存在。本研究揭示了H2S與MeSH依賴的DMS產(chǎn)生過程的重要性，并特別強調(diào)了放線菌門細(xì)菌在全球DMS合成及硫循環(huán)中的關(guān)鍵作用。
中國海洋大學(xué)為該研究成果的第一完成單位，張曉華教授與學(xué)校客座教授Jonathan D. Todd教授為共同通訊作者。張曉華教授團(tuán)隊博士后郭瑞紅、博士研究生郭子華、碩士研究生周羿及張?zhí)N慧副教授為共同第一作者。
圖2. DSMG-Chip芯片的構(gòu)建
此外，張曉華教授團(tuán)隊近期還在環(huán)境領(lǐng)域知名期刊Environmental Science & Technology（《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》）上發(fā)表了題為“DSMG-Chip:
A High-Throughput Degenerate qPCR Chip for Profiling
Microbial DMSP and Related Organic Sulfur Metabolic
Genes in Diverse Environments”（DSMG-Chip：高通量簡并qPCR芯片精準(zhǔn)解析海洋微生物有機硫代謝基因）的研究論文。該研究開發(fā)了微生物DMSP/DMS循環(huán)高通量簡并qPCR芯片DSMG-Chip，實現(xiàn)了27個有機硫代謝基因的同步絕對定量（圖2）。研究人員將42對簡并引物集成于高通量qPCR芯片，結(jié)合智能數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和系統(tǒng)發(fā)育分析，建立了從基因檢測到環(huán)境應(yīng)用的完整技術(shù)體系。基于特異性驗證、靈敏度測試和準(zhǔn)確性評估，證實了芯片在復(fù)雜環(huán)境樣本中的可靠性，并通過多維度生物信息學(xué)分析解析了全球海洋有機硫代謝基因的分布特征和生態(tài)意義。
張曉華教授研究團(tuán)隊
中國海洋大學(xué)為該研究成果的第一完成單位，張曉華教授為本文通訊作者，張曉華教授團(tuán)隊博士研究生劉棟和張?zhí)N慧副教授為共同第一作者。
以上兩項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委資助，是張曉華教授團(tuán)隊圍繞海洋微生物DMSP/DMS代謝取得一系列重要發(fā)現(xiàn)之后的最新標(biāo)志性成果，拓展了微生物驅(qū)動硫循環(huán)領(lǐng)域的新研究方向。
文：郭子華 張?zhí)N慧
文章鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202510141
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c10820
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