张玉忠课题组海洋微生物研究取得新进展

　　大众网济南1月8日讯  山东大学微生物技术国家重点实验室、山东大学海洋生物技术研究中心 张玉忠教授领导的课题组，近期在海洋微生物学研究中取得新进展，相关成果分别以“Molecular insight into bacterial cleavage of oceanic dimethylsulfoniopropionate into dimethyl sulfide”为题在最近的《美国科学院院刊PNAS》杂志上在线发表（DOI:10.1073/pnas.1312354111）；以“Structural and mechanistic insights into collagen degradation by a bacterial collagenolytic serine protease in the subtilisin family”为题在最近的《Molecular Microbiology》杂志上发表（Mol Microbiol. 2013 Dec; 90(5): 997-1010. DOI: 10.1111/mmi.12412）。

　　二甲基巯基丙酸内盐 (DMSP)主要由海洋中浮游藻类合成，是海洋中重要的有机硫和有机碳源。二甲基硫（DMS）是海洋排放量最大的挥发性有机硫化物，DMS进入大气后在生物地球化学循环中起着重要作用，对云和雾的形成过程、酸雨的形成过程及全球的气候变化产生重大影响。海洋中的DMS主要由DMSP裂解产生，到目前为止，虽然已知有6类DMSP裂解酶被发现，但其裂解DMSP产生DMS的分子机制还不清楚。张玉忠教授课题组研究了海洋细菌产生的DMSP裂解酶DddQ的性质，解析了DMSP裂解酶DddQ与抑制剂及底物的复合物晶体结构，结合分子动力学模拟和一系列生化实验，阐明了DddQ催化DMSP裂解产生DMS的动态过程及分子机制。该研究结果首次揭示了DMSP裂解酶催化DMSP裂解产生DMS的机制，研究结果对进一步分析全球DMS的产生及其对气候的影响具有重要意义。相关结果在线发表在《PNAS》上。

　　有机氮的降解是海洋碳、氮循环的重要环节，微生物在有机氮的降解中发挥着重要作用。深海有机氮大多是相对难以被微生物降解的高分子量有机氮。蛋白酶MCP-01是深海适冷细菌Pseudoaltermonas sp. SM9913分泌的S8家族丝氨酸胶原蛋白酶。张玉忠教授课题组研究表明，蛋白酶MCP-01通过降解胶原蛋白的胶原纤维之间的蛋白聚糖和端肽交联释放胶原蛋白单体，并最终将其降解为小肽和氨基酸。通过晶体结构解析、缺失突变和定点突变，证明该酶催化腔附近的三个loop组成了一个大的底物口袋，loop上的酸性氨基酸和芳香族氨基酸在底物结合中起关键作用。该研究是首次报道S8家族胶原蛋白酶降解胶原蛋白的分子机制，对于揭示微生物在深海有机氮降解与深海氮循环中的作用与机制具有重要意义。相关结果最近发表在《Molecular Microbiology》上。

　　研究工作得到了国家863计划课题、国家自然科学基金项目和中国大洋专项项目的资助。