2026年2月13日，中国海洋大学海洋生物多样性与进化教育部重点实验室、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Advanced Science在线发表题为“Metabolic Regulation of Dimethylsulfoniopropionate Cleavage and Dimethyl Sulfide Production in Halomonas sp. D47”的研究论文。
二甲基巯基丙酸（Dimethylsulfoniopropionate, DMSP）是海洋中最丰富的有机硫化合物之一。微生物裂解DMSP会产生二甲基硫（Dimethyl sulfide, DMS）。DMS既是海洋硫库、大气硫库和陆地硫库交换的重要媒介又是重要的“冷室气体”。因此，DMSP的微生物代谢不仅是微生物生理代谢问题更是全球硫循环与气候调节的重要过程。相较于其他DMSP代谢菌株，携带dddD基因的γ-变形杆菌，其DMSP代谢相关基因通常聚簇排列，并表现出更高效的代谢能力。然而，DMSP裂解产生的中间产物acryloyl-CoA具有显著毒性，如何在高效利用DMSP的同时避免“代谢中毒”是一个重要的科学问题。
本研究以分离自青岛海域沉积物的Halomonas sp. D47为模式菌株，该菌能利用DMSP为唯一碳源生长。基因组分析发现其dddD基因簇中编码两类关键调控因子：LysR家族的AcuZ和TetR家族的AcuR。通过转录组学、RT-qPCR、MST、EMSA及结构预测和关键位点突变，团队解析了其分子调控机制。结果显示，AcuZ调控DMSP转运、裂解及下游代谢通路：在缺乏代谢信号时抑制转录，当裂解产物3-HP出现后被激活，实现代谢放大。AcuR则专注于风险控制，感知DMSP并调控解毒酶acuI，即使无效应物也维持基础表达，一旦底物进入，解毒系统迅速增强。
研究提出“先解毒、后代谢放大”的协同调控模型：DMSP首先被AcuR感知并激活解毒系统，随后3-HP激活AcuZ，上调整体代谢通路。这一策略在代谢效率与毒性风险之间实现了精细平衡，并可能在γ-变形杆菌中具有保守性，反映微生物在复杂环境中进化出的高度精细代谢调控策略。
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Advanced Science上发表的研究成果是该团队在海洋微生学、海洋微生物酶学研究领域取得的又一重要研究进展。
海洋生命学院王鹏教授为论文通讯作者。该论文由中国海洋大学、山东大学、英国东安格利亚大学、青岛海洋科学与技术试点国家实验室等单位相关学者合作完成，该研究得到了国家自然科学基金重点项目、科技部重点研发计划、泰山学者计划等项目的资助。
相关论文信息：http://doi.org/10.1002/advs.202514858
图1. Halomonas sp. D47驱动DMSP裂解与DMS释放的转录调控策略
