绿硫细菌外膜囊泡介导生物源元素硫转运的分子机制及生态意义

这篇研究首次报道了绿硫细菌（Chlorobaculum tepidum）通过分泌外膜囊泡（OMVs）参与生物源硫（S(0)）转运的机制。通过多组学分析和显微成像技术，揭示了OMVs在硫代谢中的核心作用：其携带的31种核心蛋白（如SurA、DegP）与硫球共享蛋白组特征，且硫化氢浓度显著调控OMVs的分泌规模。该发现为理解革兰阴性菌跨膜物质转运提供了新视角，并为硫工业废物生物转化提供了潜在应用路径。

　　

绿硫细菌外膜囊泡的发现与鉴定
研究首次在绿硫细菌科（Chlorobiaceae）中证实了外膜囊泡（OMVs）的存在。通过微流控电阻脉冲传感（MRPS）和透射电镜（TEM）显示，Cba. tepidum在指数生长期（14小时）分泌的OMVs浓度最高（1.29×10¹²
颗粒/mL），直径范围20-300 nm，典型呈球形膜结构。值得注意的是，OMVs产量与硫化氢浓度呈正相关：5 mM硫化氢条件下OMVs数量增加10.7倍，且粒径增大至88 nm，暗示硫代谢压力驱动囊泡分泌。

OMVs的分子特征与硫转运证据
质谱分析揭示OMVs含有脂寡糖（LOS）而非完整脂多糖（LPS），其核心糖KDO和脂质A（如七酰基形式m/z 1851）的检测证实了膜起源。蛋白质组学发现OMVs与硫球共享31种核心蛋白，包括外膜蛋白OmpA/CT1353、伴侣蛋白SurA（CT2264）和蛋白酶DegP（CT1447）。拉曼光谱和AFM-IR进一步显示OMVs与硫球共同含硫键（425-550 cm^?1
）、多糖（1,050 cm^?1
）及酰胺信号，而HPLC直接检测到OMVs中94 μM元素硫，占培养液硫含量的1-2%。

硫球形成的多机制模型
研究提出OMVs通过两种途径参与硫代谢：①作为硫载体：硫化氢在周质空间氧化生成S(0)后，通过OMVs外排至胞外；②作为硫球成核位点：OMVs的Porin_4蛋白（CT1804）可能介导多硫化物扩散，促进硫球生长。有趣的是，硫球的有机涂层（>99%硫）与OMVs组分差异提示存在成熟过程——推测多个OMVs可能通过疏水作用融合，同时排出亲水组分形成致密硫球。

跨物种比较与生物技术潜力
与古菌Thermococcus的硫转运囊泡不同，Cba. tepidum的OMVs持续参与硫循环而非仅解毒。该发现扩展了对非变形菌门（Pseudomonadota）细菌OMVs功能的认知。由于Cba. tepidum能利用工业硫副产物自养生长，OMVs介导的硫转运机制为开发硫废物生物转化技术提供了新思路，例如通过调控硫化氢浓度优化OMVs产量，从而增强硫代谢效率。

方法与技术创新
研究整合了前沿分析技术：MRPS实现纳米颗粒原位计数、AFM-IR单颗粒红外检测（950-1,900 cm^?1
）、以及FAIMS耦合Orbitrap的深度蛋白质组学。这些方法为解析微生物-矿物界面相互作用设立了新标准。未来研究可聚焦OMVs与硫球的动态互作过程，或通过基因敲除验证CT1305/CT1320.1蛋白的具体功能。