不相似的酸盐还原的稳定同位素特征对酶突变有很强的抵抗力

科学领域:

• 生物地质化学生物地质化学
• 酶动力学 酶动力学
• 同位素地质化学 同位素地质化学

背景情况:

• 氧与同位素效应的比率 (18ε/15ε) 作为环境循环过程的关键同位素特征.
• 在海洋 (~0.9) 和淡水/陆地 (~0.6) 生态系统中,分散性酸盐减少表现出不同的18ε/15ε比率,其起源尚未完全理解.
• 亚酸还原酶同位素效应的变化,特别是NarG,是潜在的因素,大多数显示~0.9,但一些*Bacillus* NarG酶显示~0.6.

研究的目的:

• 研究NarG酸盐还原酶中18ε/15ε比率的遗传控制.
• 探索固有的酶同位素签名是否可以通过突变随着时间的推移而演变.
• 确定单个突变是否可以解释在*Bacillus* NarG.中观察到的非典型的~0.6 18ε/15ε比率.

主要方法:

• 关键NarG酶残留物的局部定向突变发生.
• 氧气和同位素效应的分析.
• 野生类型和突变酶18ε/15ε比率的比较.

主要成果:

• 现场定向的突变发生实验表明,关键的NarG残留物中的单一突变不能完全解释在*Bacillus*中发现的明显的~0.6 18ε/15ε比率.
• 在 *Bacillus* NarG 中观察到的非典型的 18ε/15ε 签名可能在自然界中不常见.
• 广泛的进化变化,而不是单一的突变,可能需要在内在酶同位素效应的显著转变随着时间的推移.

结论:

• 海洋和陆地环境之间18ε/15ε比率的观察到的差异不仅仅是由于NarG.中的单基因突变.
• 涉及多个遗传变化的进化过程可能是导致酶内在同位素效应差异的原因.
• 需要进一步的研究,以充分阐明控制同位素分离的遗传和环境因素的复杂相互作用.