8月28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和海洋生物多样性与进化研究所张晓华教授团队在微生物学顶尖期刊Nature Microbiology上在线发表了题为“An S-methyltransferase that produces the climate-active gas dimethylsulfide is widespread across diverse marine bacteria”（一种产生冷室气体二甲基硫的甲基转移酶广泛存在于多种海洋细菌中）的最新研究成果。
二甲基硫（dimethylsulfide，DMS）是海洋中主要的挥发性硫化物，在全球硫循环中占据重要地位。其氧化产物可作为云凝结核促进云的形成，减弱太阳光辐射至地表的强度，起到“冷室气体”的效果，对全球气候变暖产生负调控作用。海洋中DMS的主要生物来源被认为是二甲基巯基丙酸内盐（dimethylsulfoniopropionate，DMSP）的裂解。此外，甲硫醇和硫化氢的甲基化也能够产生DMS，但介导这一过程的关键酶甲基转移酶MddA主要存在于陆地环境中，在DMS大量产生的海洋环境中丰度极低，因此长期以来，海洋环境中该途径对于DMS产生的贡献往往被忽略。
基于以上背景，张晓华教授团队的研究通过比较基因组学、基因敲除等方法，发现并鉴定了存在于海洋盐单胞菌中的一种全新的甲基转移酶MddH，对其酶动力学性质进行了全面表征。该酶可高效利用甲硫醇和硫化氢产生大量DMS，且广泛存在于α-、γ-、β-变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门等多种海洋细菌中。不同于已知的mddA，mddH基因在全球海水和近岸沉积物细菌中的丰度分别高达5%和15%，比mddA高一个数量级，其转录水平与海洋中丰度最高的DMSP裂解酶DddP接近。这一研究结果证实海洋环境中甲硫醇和硫化氢的甲基化过程对DMS产生的贡献被大大低估，由MddH介导的这一甲基化过程是海洋中DMS的另一个重要来源。新型DMS产生酶MddH的发现拓展了我们对于海洋微生物驱动硫循环过程的认知，对深入理解全球硫循环和气候变化有重要科学意义。
该项研究是张晓华教授团队围绕海洋微生物DMSP/DMS代谢取得一系列重要发现（Nature Microbiology, 2017, 2: e17009；Nature Communications, 2020, 11: 4658；Nature Microbiology, 2024, https://doi.org/10.1038/s41564-024-01715-9）之后的又一标志性成果，同时拓展了微生物驱动硫循环领域的新研究方向。
张晓华教授与英国东英吉利大学Jonathan D. Todd教授为共同通讯作者。第一作者为张晓华教授团队的张蕴慧副教授、硕士毕业生孙创（现于东英吉利大学攻读博士学位）、在读博士研究生郭子华。
本研究工作得到了国家自然科学基金委“水圈微生物驱动地球元素循环的机制”重大研究计划集成项目（92251303）、中国海洋大学中央高校基本科研业务费（202172002）等项目资助，中国海洋大学为第一完成单位。
图1. 新型DMS产生酶MddH的活性及其在海洋环境中的分布
图2. 张晓华教授（中）、本文共同第一作者张蕴慧副教授（右一）和郭子华同学（左一）
通讯员：张蕴慧
