近日，海洋试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室张玉忠教授团队在Science Advances（IF=13.116）在线发表题为“Oxidation of trimethylamine to trimethylamine N-oxide facilitates high hydrostatic pressure tolerance in a generalist bacterial lineage（将三甲胺氧化为氧化三甲胺协助海洋细菌适应高静水压）”的研究论文。文章发表后，Nature research highlights以“How deep-sea bacteria thrive under pressure（深海细菌如何在高压下生存）”为题进行了研究亮点报道。张玉忠教授为该研究的通讯作者。
深海具有高压、低温、黑暗等极端环境特性，曾被认为是生命的禁区，但近些年发现深海生存着大量的微生物资源，形成了独特的深海生态系统。高静水压会对微生物造成严重损伤，生活在深海的微生物类群必须能够耐受深海高静水压。到目前为止，虽然已经揭示了深海微生物适应高压环境的一些策略，例如增加细胞膜的流动性，调整细胞代谢途径等，但是至今没有发现和鉴定出深海微生物耐压相关的功能基因和代谢机制。
本研究以深海细菌Myroides profundi D25为研究对象，发现该菌株能够利用三甲胺（TMA）转运载体TmaT吸收深海环境中的TMA，然后在细菌胞内诱导表达三甲胺单加氧酶MpTmm，将TMA氧化为氧化三甲胺（TMAO），并在胞内累积。在深海高压下，TMAO能够保护蛋白质等生物大分子维持正常的构象，发挥生物学功能，从而使得D25菌株具有耐受深海高静水压的能力，维持生存和生长。将TmaT-MpTmm蛋白在Escherichia coli和Bacillus subtilis菌株中表达，可显著提高E. coli和B. subtilis菌株的耐压能力。生物信息学分析表明TmaT和MpTmm同源蛋白在海洋细菌，尤其是拟杆菌门细菌中广泛分布，表明这可能是深海细菌普遍采用一种耐压策略，具有重要理论意义。
该论文由青岛海洋科学与技术试点国家实验室、山东大学、中国海洋大学、上海海洋大学和英国University of Warwick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。
Science Advances文章链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.abf9941。
