eLife刊发张玉忠教授团队海洋细菌DMSP裂解酶研究新进展
2021年5月10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与山东大学等单位合作，在生命科学领域知名期刊eLife在线发表题为“A novel ATP dependent dimethylsulfoniopropionate lyase in bacteria that releases dimethyl sulfide and acryloyl-CoA”（细菌中一种新型DMSP裂解酶催化DMSP释放二甲基硫和丙烯酰辅酶A）的研究论文。同时,该论文被遴选为“eLife digest”特别报道。张玉忠教授为该研究的通讯作者，海洋生命学院李春阳副教授及山东大学博士研究生王秀娟为并列第一作者。
二甲基巯基丙酸内盐（dimethylsulphoniopropionate, DMSP）在海洋环境中广泛分布，是海洋细菌的重要营养物质，也在全球硫循环中发挥着重要作用。海洋中的微生物可以通过不同种类的DMSP裂解酶将DMSP代谢为挥发性的二甲基硫（dimethyl sulfide, DMS）。DMS被认为是一种“冷室效应气体”，大气中的DMS可能对全球气候变化产生影响。
本研究中，我们从南极来源的细菌菌株中鉴定出一种新型ATP依赖的DMSP裂解酶DddX。不同于其它已报道的DMSP裂解酶，DddX属于酰基辅酶A合成酶超家族，这是合成酶超家族中首个报道的DMSP裂解酶。DddX催化DMSP裂解产生DMS和丙烯酰辅酶A，这个目前已知的DMSP裂解酶的裂解产物均不同。DddX通过两步反应催化DMSP裂解：（1），将DMSP与CoA连接形成DMSP-CoA反应中间体；（2），将DMSP-CoA裂解为DMS和丙烯酰辅酶A。结合晶体结构分析及生化实验验证，我们提出了DddX的催化机制。DddX存在于不同种类的细菌类群中，包括属于革兰氏阴性菌的α变形菌门和γ变形菌门，以及属于革兰氏阳性菌的厚壁菌门，表明DddX在DMSP的代谢及全球硫循环中发挥着重要作用。
图1. DMSP的代谢通路图。本研究发现的DddX代表了DMSP代谢的一种新的反应方式。
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eLife上发表的研究成果是该团队在海洋微生学与微生物海洋学研究领域取得的又一重要研究进展。
该论文由山东大学、中国海洋大学、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、、英国University of Warwick、英国University of East Anglia等单位的相关学者合作完成。研究工作得到了国家自然科学基金项目、科技部重点研发计划、山东省重大科技创新工程和泰山学者攀登计划等项目的资助。
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