Science：揭示甲烷氧化菌素的生物合成机制

由于能够从环境中汲取重金属并吸收一种强效的温室气体，甲烷氧化菌（methanotrophic bacteria）在清理环境时具备双重功能。但在能够探究潜在的环境保护应用之前，人们首先必须更好地理解这种细菌的基本生理过程。

甲烷氧化菌将来自环境的铜组装到对甲烷进行代谢的分子机器中，从而将甲烷转化为甲醇。 为了获得铜，许多甲烷氧化菌分泌一种被称作甲烷氧化菌素（methanobactin）的化学修饰肽，它紧紧地结合着铜离子，将铜离子招募到细胞中。迄今为止，人们对促进甲烷杆菌素形成的细胞机器知之甚少。

在一项新的研究中，美国西北大学的Amy C。 Rosenzweig及其同事们鉴定出两种之前从未研究过的蛋白：MbnB和MbnC，它们部分上负责这种细菌的内部运作。这两种蛋白一起形成一种含铁酶复合物，这种含铁酶复合物将一种氨基酸转化为两种化学基团。这种化学反应产生甲烷氧化菌素。作为一种铜载体，甲烷氧化菌素将铜招募到细胞中。Rosenzweig团队还发现这两种蛋白促进所有产生甲烷氧化菌素的细菌物种（包括非甲烷氧化菌）产生这种铜载体。相关研究结果发表在2018年3月23日的Science期刊上，论文标题为“The biosynthesis of methanobactin”。

Rosenzweig说，“一种需要金属的酶参与形成这些类型的化学基团是史无前例的，而且这两种蛋白之前都未被研究过。再者，类似的酶似乎是在其他的情况下产生的，这提示着这种化学反应的重要性并不仅在产生甲烷氧化菌素。”

这一发现使得科学家们更容易研究甲烷氧化菌素，这是因为他们能够在试管中使用这些蛋白而不用操纵整个活的微生物。它还使世界朝甲烷氧化菌的有前景的应用更接近一步。许多人想象着利用由这种细菌构建的过滤器将甲烷从大气中除去，或者协助除去天然气储备中的甲烷。但是，Rosenzweig认为，鉴于能够产生甲烷杆菌素，甲烷氧化菌的应用范围并不局限于环境清理。

鉴于甲烷氧化菌素如此紧紧地结合着铜离子，它可作为威尔逊病（Wilson disease）的一种治疗方法加以研究。威尔逊病是一种罕见的遗传疾病，它让患者的身体无法消除在食物中摄取的铜，因此摄取的铜聚集在大脑和肝脏中。一些人也认为甲烷氧化菌素具有抗菌性，因而可能作为一类新的抗生素加以使用。