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2020 ISME 一种新型的细菌硫代硫酸盐氧化途径为深海零价硫的形成提供了新线索

已有 913 次阅读 2023-6-14 18:48 |系统分类:科研笔记

原文链接:A novel bacterial thiosulfate oxidation pathway provides a new clue about the formation of zero-valent sulfur in deep sea | The ISME Journal (nature.com)

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摘要

根据我们以前的工作,零价硫(ZVS)已被证明是中国南海深海冷泉中的一个主要硫中间物,然而,微生物对冷泉中ZVS形成的贡献仍然不清楚。在这里,我们描述了在深海冷泉细菌Erythrobacter flavus 21-3中发现的一种新的硫代硫酸盐氧化途径,这为ZVS的形成提供了一个新的线索。电子显微镜、能谱仪和拉曼光谱被用来证实E. flavus 21-3有效地将硫代硫酸盐转化为了ZVS。接下来,我们用蛋白质组学和分子遗传学相结合的方法确定了硫代硫酸脱氢酶(TsdA)和硫代硫酸水解酶(SoxB)在硫代硫酸盐转化为ZVS的过程中起关键作用不同硫中间产物的化学计量结果进一步阐明了 TsdA将硫代硫酸盐转化为连四硫酸盐(-O3S-S-S-SO3-),SoxB将磺酸基从四硫酸盐中释放出来形成ZVS,硫双氧化酶(SdoA/SdoB)在某些条件下将ZVS氧化为亚硫酸盐。值得注意的是,TsdA、SoxB和SdoA/SdoB的同源物广泛存在于不同的细菌中,包括来自不同环境的赤杆菌Erythrobacter物种。这有力地表明,这种新的硫代硫酸盐氧化途径可能经常被微生物使用,并在自然界的生物地球化学硫循环中发挥着重要作用。

Fig. 5

Erythrobacter flavus 21-3中新型硫代硫酸盐氧化途径。

灰色线条表示经典的Sox途径,黑色线条表示在E. flavus 21-3中确定的新途径。经典的Sox途径始于硫代硫酸盐在SoxAX帮助下与SoxYZ结合,并产生一个硫代半胱氨酸-S-硫酸盐残基(SoxYZ-S-SSO32-)。硫酸盐通过水解(由SoxB催化)释放出来,产生一个多硫化物中间物(SoxYZ-S-),随后被SoxCD氧化,形成一个半胱氨酸-S硫酸盐残基(SoxYZ-SO32-)。SoxB的水解作用释放出硫酸盐,并再生出SoxYZ复合物(SoxYZ-SH)。在没有SoxCD的情况下,以一种不明显的方式从多硫化物中间体(SoxYZ-S-)中分裂出硅烷,导致多硫化物和自由的SoxYZ-SH。在E. flavus 21-3中发现的新途径是在TsdA的催化下,从两个分子硫代硫酸形成连四硫酸盐(反应1:R1)。SoxB负责从连四硫酸盐中释放出硫酸盐(而不是SoxYZ-S-SO3;反应2:R2)。剩余的硅烷被转化为多硫化物,然后是相对稳定的S8。硫最后被SdoA/SdoB氧化,亚硫酸是中间产物(反应3:R3)。亚硫酸盐被非酶法/酶法转化为硫酸盐。SoxAX 硫氧化c型细胞色素,SoxB 硫代硫酸盐水解酶,SoxYZ 硫代硫酸盐氧化载体蛋白,SoxCD 硫氧化蛋白。TsdA 硫代硫酸盐脱氢酶,SdoA/SdoB 硫双氧酶 A/硫双氧酶B。




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