探索氨氧化古菌Nitrososphaerota的蛋白质N-糖基化及其生态适应性

推荐 本文通过糖蛋白质组学分析揭示了Nitrososphaerota古菌的蛋白质N-糖基化特征，发现不同物种在糖基化模式上的显著差异。研究表明，Nitrososphaerota的S层蛋白N-糖基化可能参与氮储存，为其适应多样环境提供了分子基础，深化了对古菌进化及生态适应性的理解。（关键词：Nitrososphaerota, N-糖基化, S层蛋白, 氮储存, 进化）

　　

文章内容
探索氨氧化古菌Nitrososphaerota的蛋白质N-糖基化及其生态适应性

引言
Nitrososphaerota古菌（原称Thaumarchaeota）是广泛分布于全球的自养氨氧化古菌（AOA），在低氨浓度环境中对氮和碳循环至关重要。这些古菌的细胞表面通常被S层蛋白包裹，这些蛋白在集中铵离子方面发挥作用，并常通过N-糖基化进行翻译后修饰。然而，Nitrososphaerota的糖生物学特性尚未被充分探索。本研究通过糖蛋白质组学分析，探讨了两种代表性物种Nitrososphaera viennensis和Nitrosopumilus piranensis的糖基化特征。

材料与方法
研究使用了两种Nitrososphaerota物种，分别是来自陆地环境的N. viennensis和来自海洋环境的N. piranensis。细胞在无搅拌的培养基中生长，并通过荧光显微镜和数字PACKTEST评估生长阶段和亚硝酸盐浓度。蛋白质提取后，使用质谱分析（LC-MS/MS）进行糖蛋白质组学研究。

结果与讨论
研究发现，N. viennensis在其S层蛋白和多铜氧化酶结构域蛋白上表现出显著的N-糖基化，主要糖型为一种新型六糖，具有氮含量高的特点，可能在氮储存中发挥作用。相比之下，N. piranensis虽然具有S层蛋白，但未检测到明显的N-糖基化，表明其细胞表面物理性质的差异。

N-糖基化基因
两种物种均含有寡糖基转移酶基因（aglB），表明其具有N-糖基化的潜力。然而，N. piranensis中寡糖基转移酶的表达水平较低，可能解释了其糖基化缺失的现象。

蛋白质组学特征
在生长周期的不同阶段，两种物种的蛋白质组相对稳定，核心蛋白占总蛋白的80%以上。N. viennensis的糖基化蛋白在不同生长阶段均保持一致，而N. piranensis则未检测到显著的糖基化修饰。

糖链及糖蛋白鉴定
通过质谱分析，N. viennensis的S层蛋白和多铜氧化酶结构域蛋白被鉴定为N-糖基化蛋白，主要糖型为一种新型六糖。N. piranensis则未检测到显著的糖基化修饰，尽管其S层蛋白具有潜在的糖基化位点。

N-糖链结构
N. viennensis的N-糖链结构包含一个六糖，具有独特的氮含量高的特点，与Thermoproteota古菌的糖链结构相似，表明其在进化上的关联。

结论
Nitrososphaerota古菌在全球分布广泛，其N-糖基化特征在不同物种间存在显著差异。N. viennensis的S层蛋白N-糖基化可能参与氮储存，为其适应多样环境提供了分子基础。N. piranensis则未检测到显著的糖基化修饰，可能与其海洋环境适应性有关。本研究为理解古菌的进化及其生态适应性提供了新的视角。

致谢
本研究得到了日本学术振兴会（JSPS KAKENHI）等机构的支持，并感谢相关研究人员的贡献。