美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)和俄亥俄州立大学(Ohio State University)的科学家们发现了一种产生乙烯的新微生物途径，这为生物制造塑料、粘合剂、冷却剂和其他日常用品的常见成分提供了潜在途径。

 

这项发表在《科学》杂志上的发现，揭示了一个长期以来的谜团，即乙烯是如何在厌氧土壤或缺氧土壤中产生的，并指出了防止高水平乙烯损害作物的潜在途径。这项研究还概述了以前未知的细菌产生甲烷的方式，甲烷是一种强大的温室气体。

 

研究小组发现，乙烯和甲烷是细菌产生蛋氨酸过程的副产物，蛋氨酸是构成蛋白质所必需的氨基酸。当它们的环境是厌氧和低硫的，细菌被迫清除细胞废物产物中的硫，触发这个新的途径。

 

俄亥俄州立大学的研究科学家贾斯汀·诺斯(Justin North)说:“大约十年来，研究人员一直在研究乙烯在含氧环境中通过一种不同的机制产生的生物过程。”“扩大这个过程存在技术障碍，因为乙烯和氧气在工业规模下混合可能会爆炸。这种新的厌氧途径消除了这一障碍，但在扩大规模方面仍有工作要做。”

 

这项研究开始于俄亥俄州立大学，罗伯特·塔比塔(Robert Tabita)领导了一项正在进行的关于光合细菌中碳固定和氮硫代谢的研究。作为塔比塔团队的一员，诺斯决定测量红螺旋菌和其他同科微生物在急需硫时消耗和排放的气体。他很惊讶地发现了乙烯。

 

“我们知道这些细菌正在产生氢气和消耗二氧化碳，”诺斯说。“但是，你瞧，他们正在制造大量的乙烯气体。我们觉得，这太奇怪了。”

 

North和他俄亥俄州立大学的同事们研究了这种新的代谢过程，杏耀注册他们使用放射性化合物来追踪微生物的前体以及甲硫氨酸和乙烯的产生。但是，需要一种不同类型的分析生物技术来建立这种途径和驱动这种途径的酶蛋白质之间的关键联系。

 

Tabita联系了ORNL生物质谱组的负责人Bob Hettich，对这些被称为蛋白质组的蛋白质进行了比较分析， 杏耀手机客户端 ，这些蛋白质组存在于两种不同的情况下:低硫、产乙烯的条件和高硫、不产乙烯的条件。Hettich的研究小组开发了一种使用质谱技术来表征微生物系统中的蛋白质组的前沿方法，这种技术可以精确地测量不同分子的质量和裂解途径，并提供结构和组成的细节。Hettich和熊伟力，ORNL的博士后研究员，从低硫和高硫系统中鉴定了数千种蛋白质，并分析了它们的相对丰度，以确定一些蛋白质的进一步特征。

 

赫蒂奇说:“我们发现了显著的差异。”数据显示，在低硫、产乙烯的样品中，一类氮类蛋白的含量要高出近50倍。当硫缺乏时，一些铁和硫相关的蛋白质也大量增加，这为硫代谢指明了一条可能的新途径。

 

这些数据令人惊讶，因为类氮蛋白与具有相似DNA序列的固氮酶被归类在基因注释中，而且已知固氮酶能将大气中的氮转化为氨。这种固氮过程对地球上的生命至关重要，已经得到了广泛的研究。从它们的名字来看，这些类氮蛋白质并不是科学家们所猜测的在硫代谢中起作用的蛋白质。

 

“有时候，一个基因或基因家族的命名或注释会引起误解，”赫蒂奇说。这个名字暗示了它的主要功能。事实上，这种基因可能有一个次要的功能，可以说是一种夜间工作，或者它可能实际上在做一些完全不同的事情。”

 

“但数据就是数据，”他继续说。“如果你以一种你无法事先知道答案的不可知的方式正确地进行测量，那么数据将揭示真正的联系。”