新发现的硫途径，海洋藻类在气候调节中的作用被低估？
不知道大家有没有听过二甲基磺基丙酸酯（DMSP），虽然名字拗口，却是海洋生态系统和气候调节的重要帮手。二甲基磺基丙酸酯不仅是微生物的重要营养来源，其分解产物二甲基硫醚还能影响云层形成，间接调节全球气候。到底哪些微生物能可以合成二甲基磺基丙酸酯呢？它们是如何制造的？
什么是二甲基磺基丙酸酯？
二甲基磺基丙酸酯主要由海洋中的浮游植物、某些细菌产生以及高等植物产生，常以内盐形式存在于海洋浮游植物、海藻以及某些陆生及水生维管植物中。在海洋中，它的作用主要为抗压和作为微生物的食物来源，同时可以参与气候调节。
在高盐、强光或氧化压力下，二甲基磺基丙酸酯能帮助细胞维持渗透平衡，某些藻类在盐度升高时，二甲基磺基丙酸酯产量可增加8倍。许多细菌依赖二甲基磺基丙酸酯作为碳和硫的来源，当二甲基磺基丙酸酯被微生物分解时，会释放二甲基硫醚，其中约10%进入大气，促进云凝结核形成，影响气候。
过去的研究已经发现了几种二甲基磺基丙酸酯合成酶，比如常见于藻类DSYB酶和常见于细菌dsyB酶。但问题来了，研究发现，在许多已知的二甲基磺基丙酸酯生产者压根没有这些基因。
在盐沼植物Spartina alterniflora能积累大量二甲基磺基丙酸酯，但它的基因组里找不到DSYB或dsyB；同样，海洋蓝藻Trichodesmium也能合成二甲基磺基丙酸酯，但同样缺乏已知合成基因，这说明自然界还存在未知的二甲基磺基丙酸酯合成途径。
新发现的海洋硫途径
这项最新的研究，团队从一种叫做Gynuella sunshinyii的根际细菌入手，这种细菌生活在盐沼植物根部，它的基因组里没有已知的二甲基磺基丙酸酯合成合成基因，但实验显示它能合成大量二甲基磺基丙酸酯，产量甚至是普通产二甲基磺基丙酸酯细菌的3倍。
通过基因筛选，最终，找到一个新的关键酶DsyGD，它的独特之处在于一酶两用，N端DsyG负责将中间产物MTHB甲基化，生成DMSHB，C端DsyD再将DMSHB脱羧，最终生成二甲基磺基丙酸酯。DsyGD的甲基转移效率（0.21μM⁻¹s⁻¹）远高于脱羧效率（2.30 × 10⁻³ μM⁻¹s⁻¹），中间产物DMSHB可能在细胞中积累。
除此之外，研究团队还在在真核藻类中发现了DsyG的同源蛋白家族DSYE，最后的E表示真核生物，DSYE分为5个分支，从A~E。
在Chloroarachniophyta、Bigelowiella natans中发现了DSYE蛋白A分支，特别是Bigelowiella natans，以前不知道它们能产生二甲基磺基丙酸酯。B分支存在于多种叶绿藻中，包括常见的Micromonas sp.和Ostreococcus sp.，它们在全球海洋中广泛分布。C分支主要存在于海生藻类中，如Pelagococcus sp.，是地球海洋中最丰富的真核生物物种之一，可能是重要的全球二甲基磺基丙酸酯生产者。
传统认为甲藻和硅藻是二甲基磺基丙酸酯的主要生产者，但数据表明，真核藻类贡献也不容忽视。在表层海水中，DSYE基因的丰度达到DSYB的50%，在全球硫循环中的作用需重新评估，海洋在在气候调节中的作用可能被低估。
图：DsyG/DsyGD 和 DSYE 蛋白及相关甲基转移酶的最大似然系统发育树🔽
该树是使用之前表征的参与 DMSP 合成的S-甲基转移酶序列（补充表10 ）和其他显示无功能的 （包括来自本研究的序列和来自 MMETSP 的同源物）在 MEGA X中构建的。如果蛋白质是多结构域的（标记为 DsyGD），则只分析 DsyG S-甲基转移酶结构域。实验批准的（具有功能性的）MSM 或 MmtN 用绿色勾号标记，而无功能的S-甲基转移酶用红色十字标记。真核（圆圈）和原核（三角形）蛋白质根据图例中描述的分类法着色。同时含有 DSYE 和 DSYB 的生物用菱形表示。以前研究中鉴定和讨论的蛋白质用紫色分支标记。还标出了预测的生物体13的细胞内 DMSP 水平。
❓思考题：二甲基磺基丙酸酯在海洋中的主要作用不包括以下哪一项？
A.帮助微生物抵抗高盐环境
B.作为海洋鱼类的直接食物来源
C.分解后影响云层形成
D.为细菌提供硫和碳元素
参考答案：（点击查看）
B.
解析：二甲基磺基丙酸酯是海洋生物如细菌和藻类的重要代谢物，但不会被鱼类直接食用，它的主要功能是抗压、参与气候调节和作为微生物营养。
参考文献：Alternative dimethylsulfoniopropionate biosynthesis enzymes in diverse and abundant microorganisms. Jinyan Wang, Andrew R. J. Curson, Shun Zhou, Ornella Carrión, Ji Liu, Ana R. Vieira, Keanu S. Walsham, Serena Monaco, Chun-Yang Li, Qing-Yu Dong, Yu Wang, Peter Paolo L. Rivera, Xiao-Di Wang, Min Zhang, Libby Hanwell, Matthew Wallace, Xiao-Yu Zhu, Pedro N. Leão, David J. Lea-Smith, Yu-Zhong Zhang, Xiao-Hua Zhang & Jonathan D. Todd，Nature Microbiology volume 9, pages1979–1992 (2024)，doi.s41564-024-01715-9
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