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| 中國海洋大學在微生物DMSP/DMS循環(huán)方面取得新進展 |
| http://www.szphoebest.com 2025年12月8日 來源：華禹教育網 |
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12月4日，中國海洋大學海洋生命學院、深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學中心和海洋生物多樣性與進化研究所張曉華教授團隊在綜合性期刊Advanced Science（《先進科學》）上在線發(fā)表了題為“Two Novel S-methyltransferases Confer Dimethylsulfide Production in Actinomycetota”（放線菌中產生DMS的兩種新型甲基轉移酶）的最新研究成果。
硫化氫（Hydrogen sulfide，H2S）、甲硫醇（Methanethiol，MeSH）和二甲基硫（Dimethylsulfide，DMS）是海洋中主要的含硫氣體，在全球硫循環(huán)、趨化作用及氣候調節(jié)中發(fā)揮關鍵作用。微生物可通過S-甲基化作用將具有細胞毒性的H2S和MeSH轉化為無毒的DMS，該過程在陸地與海洋環(huán)境中分別主要由MddA或MddH酶催化完成。然而，海洋和陸地中廣泛分布的放線菌門細菌含有未知的Mdd酶，導致該代謝途徑的潛力長期被低估。
圖1. 放線菌中產生DMS的兩種新型甲基轉移酶
基于以上研究背景，張曉華教授團隊通過基因文庫構建、基因敲除等方法，發(fā)現(xiàn)并鑒定了廣泛存在于放線菌中的兩種甲基轉移酶——MddM1和MddM2（圖1）。研究對這兩種酶的催化特性進行了系統(tǒng)表征，發(fā)現(xiàn)其催化效率高于MddA，但低于MddH。功能實驗表明，mddM1與mddM2的轉錄受H2S、MeSH及氧化應激誘導，并能將有毒的H2S和MeSH轉化為無毒的DMS，有效緩解氧化壓力，顯示出明確的生理解毒功能。MddM1和/或MddM2存在于半數以上的放線菌門細菌（包括模式菌種委內瑞拉鏈霉菌）中，同時也分布于部分綠彎菌門、酸桿菌門及變形菌門細菌中。在不同環(huán)境中，mddM1的豐度始終高于mddM2，尤其在土壤與沼澤沉積物中普遍存在。本研究揭示了H2S與MeSH依賴的DMS產生過程的重要性，并特別強調了放線菌門細菌在全球DMS合成及硫循環(huán)中的關鍵作用。
中國海洋大學為該研究成果的第一完成單位，張曉華教授與學�？妥淌贘onathan D. Todd教授為共同通訊作者。張曉華教授團隊博士后郭瑞紅、博士研究生郭子華、碩士研究生周羿及張?zhí)N慧副教授為共同第一作者。
圖2. DSMG-Chip芯片的構建
此外，張曉華教授團隊近期還在環(huán)境領域知名期刊Environmental Science & Technology（《環(huán)境科學與技術》）上發(fā)表了題為“DSMG-Chip:
A High-Throughput Degenerate qPCR Chip for Profiling
Microbial DMSP and Related Organic Sulfur Metabolic
Genes in Diverse Environments”（DSMG-Chip：高通量簡并qPCR芯片精準解析海洋微生物有機硫代謝基因）的研究論文。該研究開發(fā)了微生物DMSP/DMS循環(huán)高通量簡并qPCR芯片DSMG-Chip，實現(xiàn)了27個有機硫代謝基因的同步絕對定量（圖2）。研究人員將42對簡并引物集成于高通量qPCR芯片，結合智能數據庫構建和系統(tǒng)發(fā)育分析，建立了從基因檢測到環(huán)境應用的完整技術體系�；谔禺愋则炞C、靈敏度測試和準確性評估，證實了芯片在復雜環(huán)境樣本中的可靠性，并通過多維度生物信息學分析解析了全球海洋有機硫代謝基因的分布特征和生態(tài)意義。
張曉華教授研究團隊
中國海洋大學為該研究成果的第一完成單位，張曉華教授為本文通訊作者，張曉華教授團隊博士研究生劉棟和張?zhí)N慧副教授為共同第一作者。
以上兩項研究工作得到了國家自然科學基金委資助，是張曉華教授團隊圍繞海洋微生物DMSP/DMS代謝取得一系列重要發(fā)現(xiàn)之后的最新標志性成果，拓展了微生物驅動硫循環(huán)領域的新研究方向。
文：郭子華 張?zhí)N慧
文章鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202510141
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c10820
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