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研究发现热带太平洋中层带富含亚硝酸盐氧化金属酶

编译者:liguiju发布时间:May 25, 2020点击量:21 来源栏目:科研动态

在海洋的主要最低氧气区域(OMZs)内发生了许多生物地球化学反应,但人们对这一问题的关注较少。氮是海洋生态系统中重要的营养物质,它的海洋含量和化学转化受控于微生物金属酶(这些金属酶可以催化化学变化)。这些反应在中深海层(约200-1000 m)中尤其重要,因为那里存在关键的氮反应。基于质谱的蛋白质组学测量可以直接检查OMZs中的这些酶催化剂的相对丰度。

本研究的作者在中太平洋进行的两次考察中揭示了从东部热带北太平洋延伸出来的OMZs的T型分布(2011年10月的Metzyme和2016年1月至2月的ProteOMZ)。Metzyme站确定了以200-400 m深度之间的12°N为中心的低氧水域,与东部热带北太平洋OMZ21向西延伸一致。随后的ProteOMZ探险跟随这些低氧水沿10°N向东向西延伸至140°W,并观察到了OMZs区域及整个过程中中深层水的低N,表明了整个东部热带北太平洋这些OMZ水域的连贯性,以及该地区独特的氮生物地球化学信号。研究者们通过大小分级的原位过滤系统在七个垂直剖面上收集自由生活的微生物生物量。并利用全局元蛋白质组学分析和目标元蛋白质组学分析两种技术来分析来自该谱图的77个样品。

研究发现亚硝酸盐氧化金属酶(一种来自硝化孢菌的富铁酶)是中深层海水中最丰富的微生物蛋白之一,每升分子超过600亿。估计的反应速率表明该酶不饱和,并且其高丰度提供了中深层海水潜在的催化能力,可以迅速氧化源自降解沉降的有机物质周期通量的亚硝酸盐。此外,考虑到该酶对铁的强烈需求,其高丰度代表了亚缺氧的中深层海水区内以前未被发现的微生物库。亚硝酸盐氧化金属酶也可能参与涉及氮和氧化还原敏感金属的其他反应。作者认为随着海洋持续脱氧,亚硝酸盐氧化金属酶的丰度和程度可能增加,并导致中深层海水增加对铁的更多需求和海洋生物地球化学循环的其他潜在变化。

(李亚清 编译)

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