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《构建有潜在高亲和力的甲烷氧化菌Upland Soil Cluster α-变形杆菌（USCα）的基因》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2020-01-26

  • 近日，地外海洋系统研究室与普林斯顿大学地球科学系Tullis C. Onstott教授研究团队合作在国际期刊《Microbiology Resource Announcements》上发表了题为“Metagenome-Assembled Genome of USCα AHI, a Potential High-Affinity Methanotroph from Axel Heiberg Island, Canadian High Arctic”的论文。深海所刘翠艳研究员为通讯作者。

    该研究团队在2011-2013年期间在加拿大北极高地海伯格岛（Axel Heiberg Island；AHI）检测到含低碳的冻土夏季时分是甲烷汇，并在2015-2016年报道了AHI融冻层含活跃的微生物，负责氧化空气中低甲烷浓度的微生物丰度非常低（~1%）。不过，这些高亲和力的甲烷氧化菌未被培养和分离。

    本研究从21个融冻层的实验样品提取的宏基因组数据，通过拼接手法，构建了有潜在高亲和力的甲烷氧化菌Upland Soil Cluster α-变形杆菌（USCα）的基因组，从而揭示其生理和生长需要。 　　

  • 原文来源：http://www.idsse.cas.cn/yjjz2015/2020/202001/t20200116_5488483.html
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    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-05-08
    • 深海（>200米深）约占全球海洋体积的90%，是生物圈最大的栖息地（~1.3× 1018m3） ，也是地球上最大的微生物库之一，最大的水生系统。微生物是深海中能量和物质的主要转化者，可使阳光照射的地表水中产生的有机物再矿化，并通过化学自养方式固定溶解的无机碳（DIC）。这种微生物暗DIC固定是一个全球过程，根据速率和预算计算，可与微生物异养碳生物质生产相媲美。然而，自从大约二十年前发现以来，在全球海洋中支持暗DIC固定所需的能源在很大程度上仍然是个谜。最初，氨被认为是暗DIC固定的唯一能源，其来自发现自养氨氧化Crenarchaeota Group I。然而，发现低中远洋海洋的低氨供应不足以解释DIC固定率。同样，细菌（Nitrospina和Nitrospira），另一个促进暗DIC固定的过程无法解释全球海洋氧气最小区域以外的测量固定率。 DIC固定的另一个潜在能源是还原硫化合物的氧化，广泛存在于热液喷口羽流和氧气最少区域。然而，在含氧海洋水柱中，还原硫化合物的存在和有效利用更难以解释，除非化学自养活动与低氧微生态位相关。目前的证据还表明，沉没的浮游植物生物量中溶解的有机硫化合物的降解以及浮游动物的分泌或细菌生产化合物如二甲基磺酰基丙酸盐（DMSP）在含氧水柱中产生还原和氧化形式的无机硫物质（例如，硫化物、硫代硫酸盐和亚硫酸盐）。最近的一项研究还表明，牛磺酸等有机化合物可能会产生亚硫酸盐，并被SAR324和硫球藻科进化枝的成员进一步氧化成硫酸盐。最近，据报道整个大西洋的硫氧化基因丰度和RuBisCO与深度呈正相关，表明深海中硫氧化增加的可能性。然而，硫氧化的可能性和关键类群在很大程度上仍然难以摸清，特别是在含氧量最低的深海区域。 来自维也纳大学（University of Vienna）的科学家将单扩增基因组（SAG）、宏基因组组装基因组（MAG）和显微放射自显影与催化报告沉积荧光原位杂交（MICRO-CARD-FISH）相结合，对南极洲罗斯冰架下收集的样本的单细胞活性测量，以表征一个普遍存在的混合营养细菌群（UBA868），该细菌群主导RuBisCO基因和关键硫氧化基因的表达。对'Tara基因库的进一步分析Oceans'和'Malaspina'探险证实了这个神秘群体在全球中远洋海洋中硫氧化和溶解无机碳固定基因表达中的普遍分布和全球相关性。这项研究还强调了混合营养微生物在深海生物地球化学循环中未被认识到的重要性。（熊 萍 编译）
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  • 《Science：揭示甲烷氧化菌素的生物合成机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-03-26
    • 由于能够从环境中汲取重金属并吸收一种强效的温室气体，甲烷氧化菌（methanotrophic bacteria）在清理环境时具备双重功能。但在能够探究潜在的环境保护应用之前，人们首先必须更好地理解这种细菌的基本生理过程。 甲烷氧化菌将来自环境的铜组装到对甲烷进行代谢的分子机器中，从而将甲烷转化为甲醇。 为了获得铜，许多甲烷氧化菌分泌一种被称作甲烷氧化菌素（methanobactin）的化学修饰肽，它紧紧地结合着铜离子，将铜离子招募到细胞中。迄今为止，人们对促进甲烷杆菌素形成的细胞机器知之甚少。 在一项新的研究中，美国西北大学的Amy C. Rosenzweig及其同事们鉴定出两种之前从未研究过的蛋白：MbnB和MbnC，它们部分上负责这种细菌的内部运作。这两种蛋白一起形成一种含铁酶复合物，这种含铁酶复合物将一种氨基酸转化为两种化学基团。这种化学反应产生甲烷氧化菌素。作为一种铜载体，甲烷氧化菌素将铜招募到细胞中。Rosenzweig团队还发现这两种蛋白促进所有产生甲烷氧化菌素的细菌物种（包括非甲烷氧化菌）产生这种铜载体。相关研究结果发表在2018年3月23日的Science期刊上，论文标题为“The biosynthesis of methanobactin”。 Rosenzweig说，“一种需要金属的酶参与形成这些类型的化学基团是史无前例的，而且这两种蛋白之前都未被研究过。再者，类似的酶似乎是在其他的情况下产生的，这提示着这种化学反应的重要性并不仅在产生甲烷氧化菌素。” 这一发现使得科学家们更容易研究甲烷氧化菌素，这是因为他们能够在试管中使用这些蛋白而不用操纵整个活的微生物。它还使世界朝甲烷氧化菌的有前景的应用更接近一步。许多人想象着利用由这种细菌构建的过滤器将甲烷从大气中除去，或者协助除去天然气储备中的甲烷。但是，Rosenzweig认为，鉴于能够产生甲烷杆菌素，甲烷氧化菌的应用范围并不局限于环境清理。 鉴于甲烷氧化菌素如此紧紧地结合着铜离子，它可作为威尔逊病（Wilson disease）的一种治疗方法加以研究。威尔逊病是一种罕见的遗传疾病，它让患者的身体无法消除在食物中摄取的铜，因此摄取的铜聚集在大脑和肝脏中。一些人也认为甲烷氧化菌素具有抗菌性，因而可能作为一类新的抗生素加以使用。
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