Bacillota细菌中N-甘油酰基烷基胺磷酸糖脂主导脂质组的发现及其在极端环境适应中的作用

本研究首次在Bacillota细菌（原Firmicutes）中系统鉴定出一类新型膜脂——N-甘油酰基烷基胺磷酸糖脂（NGAPs），通过GC-MS和UHPLC-HRMSn 技术揭示其在9株极端环境适应菌株中的优势分布（占极性脂质的20-80%），特别是Moorella thermoacetica产生的C30 -C32 长链NGAs。该发现为理解细菌膜脂重塑机制及极端环境生物标志物开发提供了新视角。

　　

在微生物适应极端环境的奥秘中，细胞膜脂质的结构多样性扮演着关键角色。传统认知中，细菌主要通过磷脂双分子层维持膜稳定性，但近年研究发现某些极端环境微生物会合成特殊膜脂，如古菌特有的四醚膜脂。然而，对于广谱分布的Bacillota细菌（原Firmicutes）——这类以形成耐热、耐辐射芽孢著称的微生物，其膜脂组成仍存在显著认知空白。尤其令人困惑的是，这类"坚韧皮肤"微生物如何在高温等极端条件下维持膜功能？这一问题的解答，不仅关乎微生物生理学基础理论，还可能为开发新型环境生物标志物提供线索。

荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）的Nicole J. Bale团队在《Systematic and Applied Microbiology》发表的研究，通过系统性分析18株Bacillota菌株的脂质组，首次揭示了一类特殊膜脂——N-甘油酰基烷基胺磷酸糖脂（NGAPs）在该类群中的主导地位。研究人员采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）进行脂肪酸分析，结合超高压液相色谱-高分辨多级质谱（UHPLC-HRMSⁿ
）技术解析完整极性脂质结构，并通过氘代BSTFA衍生化验证特征片段。

常见水解衍生脂质
在18株Bacillota中检测到脂肪酸、羟基脂肪酸、膜跨二羧酸等常规组分，其中Thermoanaerobacterales目菌株富含C₃₀
异二酸类膜跨脂质（占24%），而Eubacteriales目则以直链不饱和脂肪酸为主。

特殊水解衍生脂质
9株菌中鉴定出11种N-甘油酰基烷基胺（NGAs），其质谱特征性碎片m/z 205（氘代后迁移至223）证实存在双硅烷化羟基乙二醇结构。Moorella thermoacetica独有的C₃₀
-C₃₂
长链NGAs（占16%）具有类异二酸结构，暗示潜在膜跨功能。

完整NGAPs的结构解析
通过UHPLC-HRMSⁿ
鉴定出四大类NGAPs：

1. 典型二酰甘油（DAG）核心型：如Thermoanaerobacter wiegelii中m/z 1135.811的NGAP，含N-乙酰葡糖胺头基
2. 酰基/醚甘油（AEG）核心型：如Fervidicola ferrireducens中m/z 1133.832的化合物
3. 烷基1,2-二醇核心型：为Sulfobacillus thermosulfidooxidans特有
4. 长链NGA型：仅见于M. thermoacetica，其m/z 1105.800的NGAP含C₃₂
   烷基胺

讨论与意义
该研究突破性地发现NGAPs在Bacillota中的广泛存在，其分布呈现显著环境适应性特征：7株产NGAPs菌株为嗜热菌（最适生长温度>45°C），而8株非生产者均为中温菌。特别值得注意的是，M. thermoacetica通过合成C₃₀
-C₃₂
长链NGAs及多样糖基头基（包括新型C₁₀
H₂₀
O₆
N₂
糖），展现出独特的膜脂重塑策略。这些发现不仅将NGAPs的已知生产者从Deinococcota扩展至Bacillota，更揭示了膜脂多样性在微生物环境适应中的核心作用。

从应用角度看，NGAPs的结构特征（如长链NGAs、醚键核心）为开发极端环境生物标志物提供了新靶点。研究还暗示这类特殊脂质可能通过增强膜刚性和降低通透性来应对高温压力，这一机制或可启发新型人工膜材料的开发。该成果为理解生命极限边界提供了新的分子视角，也为地球早期极端环境中微生物进化的研究开辟了新思路。