中国海洋大学在海洋微生物驱动有机硫循环研究领域取得新进展
作者：李春阳 来源：海洋生命学院
2023年1月27日，中国海洋大学海洋生命学院、深海圈层与地球系统前沿科学中心张玉忠教授团队在Nature旗下国际生态学主流期刊The ISME Journal在线发表题为“Ubiquitous occurrence of a dimethylsulfoniopropionate ABC transporter in abundant marine bacteria”（海洋细菌中普遍存在的ABC型DMSP转运系统）的研究论文（ISME J, 2023, DOI: 10.1038/s41396-023-01375-3）。海洋生命学院李春阳教授、英国华威大学Michaela A. Mausz博士、Andrew Murphy博士和齐鲁工业大学张楠博士为并列第一作者，海洋生命学院张玉忠教授、李春阳教授和特聘教授陈银教授为共同通讯作者，中国海洋大学为第一完成单位和通讯作者单位。
二甲基巯基丙酸内盐（Dimethylsulfoniopropionate，DMSP）是海洋环境中普遍存在的一种机硫化合物，在海洋微生物中发挥重要的生理功能，也是全球碳、硫循环的重要载体物质。SAR11细菌和海洋玫瑰杆菌类群（MRG）是表层海水中分布最广的两大细菌类群，它们能高效吸收海水中纳摩尔量级的DMSP并在胞内将DMSP浓度积累到毫摩尔量级。然而，SAR11和MRG类群细菌如何吸收海水中的DMSP到胞内尚不清楚。
本研究综合运用比较基因组学分析、遗传学及生物化学分析手段，从MRG类群细菌的代表性菌株Ruegeria pomeroyi DSS-3中鉴定出一种特异性转运DMSP的ATP结合盒式转运系统DmpXWV，生理与遗传学分析表明该转运系统是菌株DSS-3吸收DMSP的重要转运系统。DmpX为该转运系统中的底物结合蛋白，对DMSP具有很高的亲和力和底物特异性；通过结构与生化分析揭示了DmpX识别结合DMSP的分子机制。生物信息学分析表明，DmpX蛋白广泛分布于包括SAR11和MRG细菌类群在内的很多海洋细菌中；在全球海洋中，dmpX基因的转录水平也很高，这表明很多海洋细菌可以利用该转运系统高效富集海水中的DMSP。本研究有助于理解海洋细菌驱动有机硫循环的过程及其对环境的适应机制。
dmpX基因在海洋细菌中分布的普遍性
张玉忠教授领衔的研究团队长期从事海洋微生物学与微生物海洋学研究，近年来在海洋微生物驱动的碳、氮、硫元素循环领域取得了系列研究成果。本次在The ISME Journal上发表的研究成果是该团队在海洋微生物学与微生物海洋学研究领域取得的又一重要研究进展。
该论文由中国海洋大学、山东大学、齐鲁工业大学、英国华威大学等单位的相关学者合作完成。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、泰山学者攀登计划等项目的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41396-023-01375-3
