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文章荐读
Viola Krukenberg et al. (2024)在Nature上发表论文“Methyl-reducing methanogenesis by a thermophilic culture of Korarchaeia”。
文章简介
CH4是一种强效的温室气体，其大气含量对调节地球气候具有重要作用。大多数CH4（约58-64%）是在缺氧环境中由甲烷生成古菌通过一种严格的厌氧过程——甲烷生成作用 产生的。这些微生物通过催化有机物降解的最后一步，在全球碳循环中发挥关键作用，并且在CH4作为能源生产等生物技术应用中具有重要意义。甲烷生成菌利用CO2/H2、乙酸盐或甲醇等化合物，而形成CH4的酶途径因底物的不同而异。然而，所有甲烷生成菌都使用MCR（methyl-coenzyme M reductase）复合体进行甲基辅酶M/辅酶B最终转化为CH4和CoM-S-S-CoB杂二硫化物的反应。这个关键酶也催化厌氧条件下CH4和其他烷烃的可逆氧化反应，这在烷烃营养古菌中起作用。
将甲烷生成菌分离成纯培养物对于数十年来研究它们的生理学和生物化学至关重要。迄今为止，甲烷生成作用仅在广古菌门的谱系中得到研究，且从未有来自该超门以外的甲烷生成菌被培养用于实验研究。直到最近，环境元基因组研究才发现，甲烷生成途径中的基因（包括MCR复合体中的基因）被多个新谱系的古菌编码。这些新提出的甲烷生成古菌群可能具有重要但尚未被认知的环境影响，或具有尚未被发现的生物技术潜力。
这项研究首次展示了来自Thermoproteota门中的Korarchaeia谱系的甲烷生成菌（Candidatus Methanodesulfokora washburnenis LCB3），它最早是在温泉沉积物中获得的。在富集培养的Candidatus Methanodesulfokora washburnenis LCB3菌株中，研究通过测量代谢活性和同位素示踪转化，证明了使用氢气作为电子供体将甲醇还原为甲烷。对该古菌的圆形基因组和转录组的分析揭示了与甲烷生成相关的能量保守途径的独特改造，包括涉及氢气和硫代谢的酶复合体。对这一新型古菌群体的培养和特征分析对于更深入地评估甲烷生成菌的多样性、生理学和生物化学特征至关重要。
研究结果
图1 温泉沉积物中获得的甲烷生成菌
图2 Growth and translational activity of culture LCB3
图3 Ca. M. washburnensis strain LCB3. A. 的系统发育关系
图4 Ca. M. washburnensis strain LCB3. A.的代谢重建和基因表达
注：目前该论文还处于提前预览状态，因此截图中有水印
本期编辑：陈姝
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