(資料圖片)

1月27日，中國海洋大學海洋生命學院、深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學中心張玉忠教授團隊在Nature旗下國際生態(tài)學主流期刊TheISMEJournal在線發(fā)表題為“Ubiquitous occurrence of a dimethylsulfoniopropionate ABC transporter in abundant marine bacteria”（海洋細菌中普遍存在的ABC型DMSP轉(zhuǎn)運系統(tǒng)）的研究論文。海洋生命學院李春陽教授、英國華威大學MichaelaA.Mausz博士、AndrewMurphy博士和齊魯工業(yè)大學張楠博士為并列第一作者，海洋生命學院張玉忠教授、李春陽教授和綠卡特聘教授陳銀教授為共同通訊作者，中國海洋大學為第一完成單位和通訊作者單位。

二甲基巰基丙酸內(nèi)鹽（Dimethylsulfoniopropionate，DMSP）是海洋環(huán)境中普遍存在的一種有機硫化合物，在海洋微生物中發(fā)揮重要的生理功能，也是全球碳、硫循環(huán)的重要載體物質(zhì)。SAR11細菌和海洋玫瑰桿菌類群（MRG）是表層海水中分布最廣的兩大細菌類群，它們能高效吸收海水中納摩爾量級的DMSP并在胞內(nèi)將DMSP濃度積累到毫摩爾量級。然而，SAR11和MRG類群細菌如何吸收海水中的DMSP到胞內(nèi)尚不清楚。

本研究綜合運用比較基因組學分析、遺傳學及生物化學分析手段，從MRG類群細菌的代表性菌株RuegeriapomeroyiDSS-3中鑒定出一種特異性轉(zhuǎn)運DMSP的ATP結(jié)合盒式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)DmpXWV，生理與遺傳學分析表明該轉(zhuǎn)運系統(tǒng)是菌株DSS-3吸收DMSP的重要轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。DmpX為該轉(zhuǎn)運系統(tǒng)中的底物結(jié)合蛋白，對DMSP具有很高的親和力和底物特異性；通過結(jié)構(gòu)與生化分析揭示了DmpX識別結(jié)合DMSP的分子機制。生物信息學分析表明，DmpX蛋白廣泛分布于包括SAR11和MRG細菌類群在內(nèi)的很多海洋細菌中；在全球海洋中，dmpX基因的轉(zhuǎn)錄水平也很高，這表明很多海洋細菌可以利用該轉(zhuǎn)運系統(tǒng)高效富集海水中的DMSP。本研究有助于理解海洋細菌驅(qū)動有機硫循環(huán)的過程及其對環(huán)境的適應機制。

dmpX基因在海洋細菌中分布的普遍性

張玉忠教授領(lǐng)銜的研究團隊長期從事海洋微生物學與微生物海洋學研究，近年來在海洋微生物驅(qū)動的碳、氮、硫元素循環(huán)領(lǐng)域取得了系列研究成果。本次在TheISMEJournal上發(fā)表的研究成果是該團隊在海洋微生物學與微生物海洋學研究領(lǐng)域取得的又一重要研究進展。

該論文由中國海洋大學、山東大學、齊魯工業(yè)大學、英國華威大學等單位的相關(guān)學者合作完成。研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金重點項目、泰山學者攀登計劃等項目的資助。

通訊員：李春陽

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41396-023-01375-3