...文報導厭氧菌中兩個催化磺酸丙二醇降解的新自由基酶及其生化通路

2020-12-08 天津大學新聞網

本站訊（通訊員 武杉）國際著名學術期刊《美國科學院院報》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）6月22日在線發表了題為《兩種自由基依賴的有機硫化物磺酸丙二醇的厭氧降解機制》（Two radical-dependent mechanisms for anaerobic degradation of the globally abundant organosulfur compound dihydroxypropanesulfonate）的論文。這是天津大學藥學院張雁教授、尉遲之光副教授研究團隊與美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）趙惠民教授及其領導的新加坡科學與工程研究所（A*STAR）研究團隊長期合作，對有機磺酸化合物在厭氧環境下依賴自由基酶催化降解途徑深入研究的又一重大成果。

根據文章報導，該合作團隊發現並表徵了兩個未知的甘氨酸自由基酶，並根據其所催化反應，分別命名為磺酸丙二醇裂解酶（HpsG）和磺酸丙二醇脫水酶（HpfG）。文章深入研究了這兩個酶的催化機理和結構功能關係，並進一步研究了其所在的生化通路及生理功能。該團隊還通過序列相似性網絡分析和催化部位的關鍵胺基酸信息等生物信息學手段，找到了自然界中含有這些酶的厭氧菌的種類以及這些菌在地球上的分布。其中硫還原菌存在於人體腸道中，經新發現的代謝通路產生亞硫酸作為無氧呼吸作用的終端電子受體，從而產生硫化氫，過量硫化氫可引起結腸癌等疾病，因而這項研究成果與人類健康密切相關。

磺酸丙二醇是地球上最豐富的含硫化合物之一，是6-脫氧-6-磺基葡萄糖（sulfoquinovose,SQ）磺基糖酵解的產物。磺基糖酵解是德國科學家David Schleheck課題組2014年在Nature期刊上報導的一條有別於人們熟知的糖酵解的生化通路。地球上所有植物、苔蘚、藻類和大多數光合細菌葉綠體類囊體膜都含有SQ糖，因此其全球年產量非常驚人，約為10,000,000,000噸。磺酸丙二醇除了作為磺基糖酵解的產物外，其本身在海洋浮遊生物如佔全球初級生產總量20％的硅藻中含量也極其豐富。硅藻可以在海洋表面聚集成衛星上都清晰可見的足球場大小的球，並與細菌共生，最終裂解後沉入海洋底部。由於地球上磺酸丙二醇的高產以及廣泛分布，加上含有此次發現的新酶新代謝通路的菌有的為存在於海洋深處的環境菌，也有的為海洋及陸地動物的腸道菌，因此該項研究發現對於了解生物地理化學硫循環有著重要意義。此外，海洋底部的硫還原菌，對於海洋油氣田開採過程的脫硫化也具有重要的意義。該文共同第一作者為天津大學博士生劉佳翼和新加坡科學與工程研究Yifeng Wei博士。

文章連結：https://www.pnas.org/content/early/2020/06/19/2003434117。

（編輯 焦德芳 陳錚傑）

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