中国海洋大学在微生物驱动硫循环过程研究领域取得新进展
本站讯 5月13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旗下国际生态学主流期刊The ISME Journal在线发表题为“Aerobic methylation of hydrogen sulfide to dimethylsulfide in diverse microorganisms and environments”（多种微生物和环境中硫化氢在有氧条件下甲基化形成二甲基硫）的研究论文。海洋生命学院李春阳教授和曹海岩副教授为并列第一作者，海洋生命学院张玉忠教授和曹海岩副教授为共同通讯作者，中国海洋大学为第一完成单位和通讯作者单位。
二甲基硫（DMS）是大气中的主要的生物来源的有机硫化物，在全球硫循环和气候调节中发挥着关键作用。目前的研究认为DMS的前体主要是在海洋环境中普遍存在的二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）。硫化氢（H2S）是一种在自然环境中分布广泛且含量丰富的无机硫化物。在某些哺乳动物以及植物中存在硫醇甲基转移酶，能够将H2S甲基化为DMS。然而，将无机硫H2S转化为有机硫DMS的微生物和酶及其在全球硫循环中的重要性尚不清楚。
本研究综合运用比较宏基因组分析、遗传学及生物化学分析手段，从一株海底沉积物来源的细菌中找到了H2S甲基化的关键酶MddA。进一步研究表明，多种细菌来源的MddA均可以将H2S甲基化产生DMS。除了细菌外，很多古菌和藻类中也含有有功能的MddA，表明MddA介导的无机硫到有机硫的转化过程在生命的三域系统中都可能存在。对于海洋微生物而言，由于H2S具有细胞毒性，将H2S甲基化可能是微生物的一种解毒策略。宏基因组分析表明mddA基因在多种海洋和陆地环境中都很丰富，因此，MddA驱动的H2S甲基化过程对全球DMS的产生和硫循环可能发挥着重要作用。本研究补充了微生物驱动的全球硫循环过程，为微生物参与的从无机硫到有机硫的有氧转化过程提供了重要依据。
有氧条件下微生物酶促催化H2S甲基化形成DMS示意图
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The ISME Journal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、国家自然科学基金重点项目、泰山学者攀登计划等项目的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41396-023-01430-z
