蓝藻是海洋中广泛分布的一类微生物,它们经常需要应对硫化物和硫烷硫等活性硫元素的胁迫。活性硫烷硫是指各种形式的零价硫,包括过硫化物、多硫化物和元素硫(S8)。虽然硫烷硫参与了蓝藻的信号转导,但在高浓度下具有毒性,并诱导硫胁迫,其作用与氧化应激相似。在本研究中,研究人员报告了聚球藻属pCC7002利用过氧化物酶来应对细胞内活性硫烷硫的胁迫。pCC7002菌株含有6种过氧化物酶,均由S8诱导产生。过氧化物酶I(prxI)通过在残基Cys之间形成二硫键53还有Cys153酶的作用能将零价硫还原为硫化氢H2S。部分缺失过氧化物酶I的菌株对S8更敏感。过氧化物酶参与维持蓝藻细胞内硫烷硫的稳态。鉴于过氧化物酶在地球上的出现早于O2,它最初的功能可能是应对活性硫元素的胁迫,而这种功能一直保持着。
重要性
蓝藻是最早进行有氧光合作用的微生物,对地球生命的进化起着关键作用,是现代海洋中最重要的初级生产者。蓝藻联合球菌pCC7002使用过氧化物酶来降低高水平的硫烷硫。由于这种酶的进化早于O2在地球上的出现,这一功能可能是过氧化物酶的最初作用。利用过氧化物酶5型对硫烷硫还原的保护作用为蓝藻在现代海洋复杂环境中生存提供了有利条件。