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海洋中最小的微生物群体之一，竟然在全球生物地球化学循环中发挥了重要作用？SAR11，作为世界海洋表层最为丰富的细菌类群，占据了近一半的海洋细菌生物量。这些微小的“海洋霸主”依靠其特殊的生理特征和超高亲和力的运输系统，在贫营养的海洋环境中存活下来，并为我们揭示了一个令人惊叹的微观世界。
最新标题为：The ultra-high affinity transport proteins of ubiquitous marine bacteria的研究论文发表在Nature上，来自日本日本恩纳冲绳科学技术研究生院蛋白质工程与进化研究中心等单位的科学家们首次揭示了SAR11细菌中溶质结合蛋白（SBP）的功能和特性。SBP是SAR11细菌成功适应贫营养环境的关键，通过这些蛋白质，SAR11能够有效捕获和利用海水中的有机物质。研究表明，SAR11细菌的SBP具有极高的结合亲和力，甚至可以达到20皮摩尔的解离常数，远超其他细菌中的常规结合蛋白。这种极高的亲和力，使得SAR11能够从极为稀薄的营养环境中获取必需的物质。
研究团队采用基因组筛选与生物物理分析相结合的方法，对SAR11的所有SBP进行了全面的功能解析。结果不仅揭示了SAR11在低分子量有机物摄取方面的优势，还发现了SAR11在碳源摄取方面的广泛能力。尤其是在二羧酸盐等TCA循环中间产物的摄取中，SAR11表现出了非凡的效率。这为我们理解SAR11如何在极端环境中持续繁荣，提供了关键线索。
SAR11的全球分布及其SBP的高表达量进一步表明，SAR11在全球碳循环中扮演着重要角色。这类细菌不仅在海洋表层大量存在，其运输基因在深层水域的代谢活动中也占据重要地位。这一发现将帮助科学家们更好地解读海洋生态系统的复杂动态，并为未来的环境保护策略提供新的科学依据。
通过这项研究，科学家们进一步理解了SAR11细菌的超高亲和力运输系统，这一研究为未来的海洋生态学研究铺平了道路，也为我们揭示了自然界中微小生命的巨大潜力。
Fig. 1: Ubiquitous SAR11 bacteria use SBP-dependent transporters to uptake DOM from the ocean and have a critical role in oceanic cycles.Fig. 2: The dicarboxylate transport gene SAR11_1361 is abundantly distributed across the surface ocean.
参考文献
Clifton, B.E., Alcolombri, U., Uechi, GI. et al. The ultra-high affinity transport proteins of ubiquitous marine bacteria. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07924-w
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