Nature Microbiology刊发海洋微生物驱动有机硫循环最新研究进展
2023年11月29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Nature Microbiology在线发表题为“DMSOP-cleaving enzymes are diverse and widely distributed in marine microorganisms”（不同类型的DMSOP裂解酶广泛存在于海洋微生物中）的研究论文。海洋生命学院张玉忠教授、李春阳教授为论文共同通讯作者，中国海洋大学为第一完成单位和通讯作者单位。
二甲基亚砜丙酸内盐（Dimethylsulfoxonium propionate，DMSOP)是一种最近在海洋环境中被发现的小分子有机硫化物，据估算，每年约有数百万吨的DMSOP产生，其在全球碳、硫循环中发挥重要作用。很多海洋微生物可以裂解DMSOP产生二甲基亚砜DMSO，但负责催化DMSOP裂解的酶及其环境重要性尚不清楚。
本研究发现在海洋表层沉积物环境中，DMSOP的浓度可以达到毫摩尔量级，远高于其在海水中的纳摩尔量级水平，表明DMSOP在环境中的重要性之前可能被严重低估了。很多海洋微生物可以利用DMSOP作为碳源和硫源生长，同时DMSOP可以作为渗透保护剂帮助微生物抵御高盐压力。通过基因组文库筛选，发现了二甲基巯基丙酸内盐（dimethylsulfoniopropionate，DMSP）裂解酶DddY可以裂解DMSOP产生DMSO和丙烯酸，进一步研究发现，目前已报道的10种DMSP裂解酶均能催化DMSOP的裂解；此外，包括海洋玫瑰杆菌类群、SAR11类群在内的多种异养细菌、真菌和光合藻类都可以代谢DMSOP产生DMSO。结构分析表明，海洋微生物采用与裂解DMSP类似的机制裂解DMSOP。生物信息学分析表明，DMSOP的代谢过程主要存在于海洋真光层和沉积物等环境中，在全球碳、硫循环中发挥着重要作用。
海洋中普遍存在的DMSOP裂解酶
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Nature Microbiology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/s41564-023-01526-4
