第八届青年地学论坛

微生物铁还原是一种古老的代谢方式。微生物铁还原驱动元素生物地球化学循环。过去异化铁还原机理研究侧重于胞外电子传递机制，对铁还原菌环境适应策略的分子基础包括蛋白质和代谢物的互作网络的理解十分有限。基于此研究了典型铁还原模式菌株多组学代谢特征。结果表面在蛋白组和代谢组水平上，两种铁还原菌展现出相似的环境响应策略，包括提高多血红素细胞色素的生物合成，促进生物膜的形成，增加纤毛及与矿物的接触面积。G. sulfurreducens铁还原伴随着硫代谢水平的增加，导致硫化物的产生导致细胞外铁还原增强； L-半胱氨酸合成促进了硒蛋白形成，有助于维持细胞的氧化还原稳态；此外，菌毛和鞭毛增加对于减少水铁矿至关重要。S. oneidensis MR-4则有更强的铁获取能力：通过增加铁载体生物合成；在铁还原过程中也分泌细胞外核酸内切酶和丝氨酸肽酶，加强利用基质游离eDNA和寡肽。铁还原细菌的共同适应策略是调节氨基酸和次级代谢产物的合成，表明自下而上的全局代谢调节是铁还原菌代谢调控的关键。两种菌株脂质组和糖组特征，发现脂质组中磷脂酰丝氨酸和神经酰胺是铁还原代谢特有的，进而改变膜的脂质组成来调节细胞表面电荷和膜功能。糖组中甘露糖、N-乙酰半乳糖胺及唾液酸也是铁还原特有的，表明细胞壁和脂多糖在铁还原细菌过程中会受到影响，从而导致聚糖减少。含有半缩醛基团的细胞外聚合物的还原聚糖可能在促进微生物铁还原方面发挥重要作用。多组学代谢水平变化表明，铁还原细菌在漫长地质时间演化出不同的代谢途径，以更好地适应地球化学环境的变化。
 

微生物 铁还原 多组学 环境适应策略