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鐵是微生物代謝必需的微量元素，但是自然界中的可利用鐵源濃度極低。傳統(tǒng)認為，微生物可通過鐵載體與血紅素結(jié)合蛋白實現(xiàn)對胞外鐵元素的獲取，但是該途徑能量浪費大，鐵回收效率低。北京大學工學院能源與資源工程系吳曉磊、聶勇課題組經(jīng)過多年研究，發(fā)現(xiàn)細菌可以通過主動分泌一種新型囊泡，為獲取鐵元素等胞外營養(yǎng)物質(zhì)并介導微生物間相互作用提供新途徑。

課題組以前期分離自大慶油田采出液的細菌Dietzia sp. DQ12-45-1b為研究對象，首次報道并命名了分支酸膜囊泡 (Mycomembrane vesicles, mMVs)。進一步研究表明：這種結(jié)構(gòu)全新的細菌囊泡中含有角黃素、DNA、多種功能蛋白、分支酸酯、鐵載體等特異成分，并通過其中的鐵載體實現(xiàn)對胞外鐵離子的結(jié)合與獲取。此外，在囊泡中還發(fā)現(xiàn)了一種新型血紅素結(jié)合蛋白DtHtaA及其結(jié)合并在微生物間傳遞血紅素分子的能力；發(fā)現(xiàn)了囊泡介導的血紅素分子被微生物群落共享的“親緣優(yōu)先”機制。這些工作首次報道了細菌利用囊泡適應低鐵環(huán)境的新途徑，發(fā)現(xiàn)了微生物維持群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種新模式，填補了微生物利用胞外鐵源的空缺一環(huán)。

細菌囊泡在群落中潛在的共享機制

相關(guān)工作發(fā)表在Nature出版社微生物生態(tài)學頂級期刊The ISME Journal上 (DOI: 10.1038/s41396-020-00800-1) 以及微生物學權(quán)威期刊Environmental Microbiology上 (DOI: 10.1111/1462-2920.15278)。北京大學工學院能源與資源工程系博士生王蒙是第一作者，北京大學工學院能源與資源工程系聶勇助理研究員和吳曉磊教授是共同通訊作者。上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃與國家自然科學基金的資助。