水生所在腐敗希瓦氏菌無氧呼吸研究中取得進(jìn)展

　　與大腸桿菌同屬于γ-變形菌亞綱的希瓦氏菌屬（Shewanella）細(xì)菌擁有數(shù)十種c-型細(xì)胞色素，不僅可進(jìn)行有氧呼吸，還能利用三價(jià)鐵、四價(jià)錳、六價(jià)鈾、硝酸鹽、氧化三甲胺（還原后產(chǎn)生的三甲胺導(dǎo)致水產(chǎn)品發(fā)臭）、二甲基亞砜等多種物質(zhì)作為電子受體進(jìn)行無氧呼吸，在放射性鈾污染和印染廢水治理、微生物燃料電池和水產(chǎn)養(yǎng)殖中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

　　腐敗希瓦氏菌（S. putrefaciens）W3-18-1株和大多數(shù)希瓦氏菌基因組中編碼有兩個(gè)硝酸根還原系統(tǒng)：依賴于NapC的Napα和依賴于CymA的Napβ硝酸還原酶。中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所研究員邱東茹學(xué)科組通過研究證明，微氧情況下napα基因簇的表達(dá)要先于napβ，這種冗余的呼吸系統(tǒng)使得W3-18-1可以更好地適應(yīng)氧氣含量較高的環(huán)境（Qiu et al., 2013, Applied and Environmental Microbiology, 79: 5250-5257）。含有4個(gè)血紅素的NapC和CymA是高度同源的c-型細(xì)胞色素，且都附著于細(xì)胞質(zhì)膜，負(fù)責(zé)將電子從醌庫傳遞至其他細(xì)胞色素或末端還原酶。實(shí)驗(yàn)證明兩者在硝酸根還原中的功能并不等同，NapC只能將電子傳遞至Napα，而CymA可以將電子傳遞至Napα、Napβ和亞硝酸還原酶NrfA（含有5個(gè)血紅素的細(xì)胞色素）。通過進(jìn)一步的分子遺傳學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)第166位的天冬氨酸（Asp-166）殘基影響CymA的成熟，第91位的賴氨酸（Lys-91）殘基影響CymA從醌庫獲取電子，而第97位的天冬氨酸（Asp-97）殘基可能是與CymA特異性相關(guān)的關(guān)鍵位點(diǎn)，影響CymA與NapB和NrfA的相互作用。

　　該研究由博士生魏賀紅等在邱東茹指導(dǎo)下完成，相關(guān)論文 Functional  roles of CymA and NapC in reduction of nitrate and nitrite by Shewanella putrefaciens W3-18-1 已在線發(fā)表于英國(guó)普通微生物學(xué)會(huì)出版的Microbiology 期刊上。合作者包括美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)教授周集中、美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及其他機(jī)構(gòu)的科學(xué)家。該研究受到中科院“百人計(jì)劃”科研經(jīng)費(fèi)和該所領(lǐng)域創(chuàng)新項(xiàng)目的資助。