5月26日，中國海洋大學海洋高等研究院、海洋生命學院張玉忠教授團隊在Nature Communications在線發表了題為“Insights into methionine S-methylation in diverse organisms” (不同生物中甲硫氨酸甲基化反應的機制研究)的研究論文。海洋生命學院張玉忠教授、李春陽副教授及英國東安格利亞大學Jonathan D.Todd教授為論文共同通訊作者，博士后彭明和李春陽副教授為并列第一作者，中國海洋大學為第一完成單位。

二甲基巰基丙酸內鹽（Dimethylsulfoniopropionate，DMSP）是地球上豐度最高的有機硫化合物之一，DMSP不僅是海洋微生物重要的碳源和硫源，也具有很多重要的生理功能和生態功能。關于DMSP合成及代謝過程及機制的研究是全球硫循環領域的研究熱點。甲硫氨酸（Methionine）是DMSP合成的前體物質，經過甲基化、轉氨基和脫羧基三步重要反應，最終合成DMSP，其中甲基化反應是DMSP合成的關鍵步驟和限速步驟。到目前為止，尚未有DMSP合成關鍵轉甲基酶的結構和催化機制被報道。

本研究闡明了DMSP合成過程中關鍵酶MmtN的分子機制。MmtN催化甲硫氨酸甲基化反應生成S-甲基甲硫氨酸（SMM）。結構及生化分析表明，MmtN擁有獨特的三聚體組裝機制，兩個相鄰的單體分子共同組成了甲硫氨酸的結合位點。MmtN采用“鄰近-去溶劑化”機制發揮功能。除了海洋沉積物細菌，我們發現古菌、候選門級輻射類群(candidate phyla radiation, CPR)細菌及一些微型動物基因組中都含有有功能的MmtN同源序列，進一步分析表明這些同源蛋白也應該采用我們提出的催化機制。本研究為全面理解DMSP/SMM的合成過程提供了重要依據。

海洋生態系統中DMSP合成示意圖

張玉忠教授領銜的研究團隊長期從事海洋微生物學與微生物海洋學研究，近年來在海洋微生物驅動的碳、氮、硫元素循環領域取得了系列研究成果。本次在Nature Communications上發表的研究成果是該團隊在海洋微生學、海洋微生物酶學研究領域取得的又一重要研究進展。

該論文由中國海洋大學、山東大學、英國東安格利亞大學、青島海洋科學與技術試點國家實驗室、美國加利福尼亞大學等單位的相關學者合作完成。研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金重點項目、泰山學者攀登計劃等項目的資助。

通訊員：李春陽

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