综述：产甲烷古菌中甲基辅酶M还原酶的组装与成熟

这篇综述深入探讨了产甲烷古菌中甲基辅酶M还原酶（MCR）的组装、成熟及功能机制，重点解析了其独特的辅因子（F430、CoM、CoB）生物合成途径、翻译后修饰（PTM）安装及ATP依赖的激活过程，为开发抑制甲烷生成的靶向策略和人工合成生物甲烷提供了理论依据。

　　

MCR-associated proteins involved in the biosynthesis of cofactors and coenzymes

产甲烷古菌依赖甲基辅酶M还原酶（MCR）催化甲烷生成，这一过程需要三种独特辅因子：甲基载体辅酶M（CoM）、还原剂辅酶B（CoB）和镍四吡咯辅因子F₄₃₀。CoM的生物合成在古菌中通过两条路径汇聚于磺基丙酮酸，最终由MMP16（ComF）催化硫醇基团安装，但其替代合成途径仍待探索。CoB的碳链延伸依赖α-酮酸途径，但后续硫醇化等步骤的酶尚未明确。F₄₃₀的合成始于sirohydrochlorin，经CfbABCDE基因簇编码的酶逐步修饰，其中CfbC/D与固氮酶组分同源，暗示了古老代谢的进化关联。

MCR-associated proteins involved in the assembly, activation, and catalysis

MCR的成熟涉及翻译后修饰（PTM）、组装和ATP依赖激活三阶段。MMP1和MMP10分别催化保守的硫代甘氨酸和5-(S)-甲基精氨酸修饰，虽非生长必需，但可能调控酶稳定性。McrD介导F₄₃₀装载至MCR活性中心，但其非必需性暗示存在替代组装机制。催化活性依赖Ni(I)态，体外可通过Ti(III)柠檬酸盐或光照激活，而体内则由含McrC、MMP3/7/17的ATP依赖激活复合物完成，该复合物中发现的类L簇（[8Fe-9S-C]）首次将MCR与固氮酶的电子传递机制联系起来。

New tools continue to reveal new facets of MCR biochemistry

CRISPR-Cas9基因编辑技术实现了MCR必需基因的操纵，而CRISPRi和RB-TnSeq助力发现条件必需基因。荧光标记技术（如FAST）突破了古菌自发荧光的限制，为解析MCR的时空动态提供新视角。这些工具揭示了CoM合成的备份路径及PTMs的环境依赖性，为靶向抑制甲烷生成或异源表达MCR铺平道路。

Conclusions

MCR生物发生机制的解析为开发抑制农业甲烷的复合抑制剂和人工合成生物甲烷提供了靶点。尽管3-NOP等添加剂已投入使用，但针对MCR组装、辅因子合成等多环节的联合干预可能更有效。结合古菌遗传工具的快速发展，未来有望实现对该古老酶系的精准调控。