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PNAS:维生素B12是微生物界的权力掮客

来源:生物谷 2017-02-03 22:50


2017年2月3日/生物谷BIOON/---持续地争夺珍贵的物品---金钱、石油、高速因特网访问和我们清晨喝的咖啡---影响着我们生活的世界。细菌也是如此。

维生素B12是一种由仅有少数有机体产生的物质,但是几乎所有的有机体都需要它。在一项新的研究中,来自美国能源部西北太平洋国家实验室的研究人员发现更多的证据证实维生素B12在微生物世界中发挥着巨大的作用。这一发现验证了一个观点:维生素B12有助影响微生物群落。微生物群落影响着能量和食物产生、环境、人类健康和很多其他的过程。相关研究结果于2017年1月25日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为“Elucidation of roles for vitamin B12 in regulation of folate, ubiquinone, and methionine metabolism”。

论文通信作者Aaron Wright说,“维生素B12在微生物群落中发挥的重要性要比期待中的大得多。我们正在研究它控制的功能和它在微生物群落结构中发挥的重要性。”

Wright团队是在一种被称作盐单胞菌HL-48的细菌中获得这些发现的。在微生物群落中,盐单胞菌HL-48罕见地供应着维生素B12。用于这项研究的样品来自美国华盛顿州北部热水湖中的微生物垫(microbial mat)。微生物垫是一种微生物群落,在其中,细菌成层地结合在一起。热水湖微生物垫有几十种微生物成员,它们在藻类和其它微生物大量生长的热盐水中生长在一起,交换着碳和氧气等营养物。

科学家已知维生素B12控制着细菌中至关重要的参与DNA和蛋白制造的基因和酶。但是包括耶鲁大学的Andrew Goodman和加州大学伯克利分校的Michiko Taga在内的几位科学家已发现一些迹象表明微生物B12发挥着更加广泛的影响。

Wright团队发现维生素B12与这种细菌中的41种不同的蛋白相互作用。他们发现维生素B12在调节叶酸、泛醌和甲硫氨酸中发挥着至关重要的作用。叶酸、泛醌和甲硫氨酸是微生物细胞能够产生能量、制造蛋白和修复DNA以及生长所必不可少的。关于甲硫氨酸的发现证实维生素B12具有比人们已知的更大的影响。依赖于是白天或晚上,这种维生素也改变着它发送给基因的指令。在光线是主要驱动力的有机体群落中,这并不令人吃惊。

Wright说,“对任何一种有机体而言,制造维生素B12是非常昂贵的。细菌需要花费大量的能量来合成它,这是因为它需要30多个生化步骤。这意味着这种物质是高度有价值的,而且执行着重要的功能。”

为了取得这些发现,Wright团队构建出维生素B12模拟物,这种模拟物正如天然的维生素B12那样发挥作用,但是他们能够在活细胞中更加密切地追踪它。利用一种被称作基于亲和力的蛋白谱的系统,Wright团队能够对这些分子进行标记,从而准确地观察它们在哪里具有活性。随后,该团队利用质谱等技术鉴定和测量感兴趣的蛋白。(生物谷 Bioon.com)

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Elucidation of roles for vitamin B12 in regulation of folate, ubiquinone, and methionine metabolism

Margaret F. Romine, Dmitry A. Rodionovb,c,1, Yukari Maezatoa,1, Lindsey N. Andersona, Premchendar Nandhikondaa, Irina A. Rodionovac,2, Alexandre Carred, Xiaoqing Lic, Chengdong Xua, Therese R. W. Claussa, Young-Mo Kima, Thomas O. Metza, and Aaron T. Wright

doi:10.1073/pnas.1612360114

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