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小蛋白质是由短小的开放阅读框（sORF）编码，通常长度不超过70个氨基酸。由于过去的技术限制，这些小蛋白质常常被忽视。最近的研究表明，这些小蛋白质在细胞内发挥着至关重要的作用，如信号转导、代谢调控和氮代谢等。
产甲烷古菌——Methanosarcina mazei 不仅在碳循环中扮演着关键角色，还能在氮缺乏的环境中通过固定氮来维持自身生长。为更好地理解其小蛋白质组的功能，作者使用Ribo-seq和肽组学技术，揭示了Methanosarcina mazei在不同氮条件下的转译动态。最新相关研究进展发表在Nature Communications上，文章标题：Uncovering the small proteome of Methanosarcina mazei using Ribo-seq and peptidomics under different nitrogen conditions，通讯单位：德国基尔大学。
Ribo-seq（核糖体测序）是一种能够高效揭示基因翻译状态的技术。通过该技术，研究人员能够捕捉到Methanosarcina mazei基因组中未注释的小开放阅读框的翻译过程。本研究在氮充足（+N）和氮限制（-N）的条件下，检测了93个已注释的小ORFs以及314个未注释的小ORFs的翻译活动。在使用质谱验证的过程中，62个已注释的小ORFs和26个未注释的小ORFs得到了确认，其中一些小蛋白质显示出与氮代谢密切相关的生理功能。此外，免疫印迹实验验证了16个未注释的小ORFs中的13个的翻译过程。
该发现表明，小蛋白质在Methanosarcina mazei的氮代谢中发挥了重要作用。通过深入分析，29个未注释的小ORFs在氮条件的调控下表现出显著的转录差异，49个在翻译层面显示出差异。这为我们理解微生物在不同环境条件下的适应机制提供了全新的视角。有趣的是，许多未注释的小蛋白质具有保守性，尤其是在Methanosarcina物种中。通过进一步的研究，研究人员发现这些小蛋白质不仅参与了氮代谢，还在甲烷生成和其他关键代谢过程中发挥着重要作用。
这些发现为我们揭示了小蛋白质在微生物代谢调控中的重要性。小蛋白质不仅仅是微生物基因组中的“背景噪音”，它们可能在环境适应、代谢调控等方面具有重要的生理功能。未来，随着更多小蛋白质功能的揭示，它们有望成为调控微生物代谢途径的关键节点，为环境治理和生物技术应用带来新的可能性。
Implementation of ribosome profiling (Ribo-seq) in M. mazei.
Annotated small proteins in M. mazei.
参考文献
Tufail, M.A., Jordan, B., Hadjeras, L. et al. Uncovering the small proteome of Methanosarcina mazei using Ribo-seq and peptidomics under different nitrogen conditions. Nat Commun 15, 8659 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53008-8
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