DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09467-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40866705
تاريخ النشر: 2025-08-27
المؤلف: Song‐Can Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: خلايا الوقود الميكروبية وإزالة التلوث البيولوجي
نقاش
في هذه الدراسة، تم تطوير إطار حسابي للتنبؤ بتمثيل الكبريت غير المتجانس في البكتيريا والعتائق من خلال تحليل 116 بروتينًا معنيًا بتحولات الكبريت الحمراء. تم استخدام التحليلات النشوية ونماذج ماركوف المخفية (HMMs) لتحديد المتجانسات لبروتينات دورة الكبريت عبر جينومات متنوعة، مما يكشف أن 80.5% من الفصائل البكتيرية والعتائق المعروفة ترمز إلى بروتين واحد على الأقل من علامات دورة الكبريت. يبرز هذا التوزيع الواسع التكامل العميق لتمثيل الكبريت في الحياة الميكروبية ويشير إلى وجود ميكروبات غير مزروعة ذات قدرات محتملة في دورة الكبريت.
استكشفت الأبحاث أيضًا قدرة البكتيريا *Desulfurivibrio alkaliphilus* على أكسدة الكبريتيد باستخدام أكاسيد الحديد (III) كمتقبلات للإلكترونات، وهي عملية تُعرف بأكسدة الكبريتيد الحديدي (MISO). أظهرت التحقق التجريبي أن *D. alkaliphilus* يمكن أن يقلل أكاسيد الحديد (III) أثناء أكسدة الكبريتيد، مما يساهم في تشكيل الكبريتات. وقد أظهر هذا التمثيل أنه مواتٍ من الناحية الطاقية عبر مجموعة من ظروف الرقم الهيدروجيني، مما يشير إلى أن MISO يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في الدورات البيوجيوكيميائية التي تشمل الكبريت والحديد في البيئات الخالية من الأكسجين. تشير النتائج إلى أن MISO قد يسهل تشكيل الكبريتات مباشرة من الكبريتيد أو FeS، مما يوفر رؤى حول التفاعلات الميكروبية والحفاظ على الطاقة في سياقات بيئية متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09467-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40866705
Publication Date: 2025-08-27
Author(s): Song‐Can Chen et al.
Primary Topic: Microbial Fuel Cells and Bioremediation
Discussion
In this study, a computational framework was developed to predict dissimilatory sulfur metabolism in bacteria and archaea by analyzing 116 proteins involved in sulfur redox transformations. Phylogenetic analyses and hidden Markov models (HMMs) were utilized to identify homologues of sulfur-cycling proteins across diverse genomes, revealing that 80.5% of known bacterial and archaeal phyla encode at least one sulfur-cycling marker protein. This extensive distribution underscores the deep integration of sulfur metabolism in microbial life and highlights the presence of uncultured microorganisms with potential sulfur-cycling capabilities.
The research further explored the ability of the bacterium *Desulfurivibrio alkaliphilus* to oxidize sulfide using iron(III) oxides as electron acceptors, a process termed microbial iron(III) sulfide oxidation (MISO). Experimental validation demonstrated that *D. alkaliphilus* can reduce iron(III) oxides while oxidizing sulfide, contributing to sulfate formation. This metabolism was shown to be energetically favorable across a range of pH conditions, suggesting that MISO could play a significant role in biogeochemical cycles involving sulfur and iron in anoxic environments. The findings indicate that MISO may facilitate sulfate formation directly from sulfide or FeS, providing insights into microbial interactions and energy conservation in diverse ecological contexts.