水生所在腐敗希瓦氏菌無氧呼吸研究中取得進展

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

　　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。中國科學院水生生物研究所研究員邱東茹學科組通過研究證明，微氧情況下napα基因簇的表達要先于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個血紅素的NapC和CymA是高度同源的c-型細胞色素，且都附著于細胞質膜，負責將電子從醌庫傳遞至其他細胞色素或末端還原酶。實驗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個血紅素的細胞色素）。通過進一步的分子遺傳學分析，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特異性相關的關鍵位點，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下完成，相關論文 Functional  roles of CymA and NapC in reduction of nitrate and nitrite by Shewanella putrefaciens W3-18-1 已在線發(fā)表于英國普通微生物學會出版的Microbiology 期刊上。合作者包括美國俄克拉荷馬大學教授周集中、美國西北太平洋國家實驗室及其他機構的科學家。該研究受到中科院“百人計劃”科研經(jīng)費和該所領域創(chuàng)新項目的資助。