盐嗜光螺旋菌（Halorhodospira halophila）中的细胞内硫球形成及其外膜囊泡在硫输出过程中的潜在作用

《Environmental Microbiology》：Intracellular Sulphur Globule Formation in Halorhodospira halophila and a Putative Role for Outer Membrane Vesicles in Export

微生物硫氧化过程中硫单质球体的形成机制及其与外膜囊泡的关联性研究。通过冷冻电镜、扫描透射电镜和转录组学分析，揭示了紫红螺菌中硫球从胞内到胞外的运输过程，并证实外膜重塑及囊泡合成在硫输出中的作用。研究同时发现硫氧化、光合作用与碳固定代谢途径的协同调控机制。

　　

摘要

凝聚态硫（如S⁰）是微生物氧化还原硫化合物过程中的关键中间体，对自然系统中的硫循环具有重要影响。特别是生物生成的S⁰（尤其是细胞外的硫球），可以作为多种微生物的能量来源，并与其他生物地球化学循环相互关联。然而，产生细胞外硫球的细胞过程尚未完全阐明。在本研究中，我们利用冷冻电子断层扫描、扫描透射电子显微镜和阶段特异性转录组学技术，追踪了紫色硫细菌Halorhodospira halophila中硫球的形成过程。观察到细胞内S⁰球的形成，随后这些硫球出现在细胞外，这表明它们是从细胞内部被运输出来的。阶段特异性差异基因表达分析显示，在硫球运输过程中，与外膜重塑和外膜囊泡（OMV）生物合成相关的基因表达上调，间接支持了通过OMV进行运输的机制。硫化物氧化途径、OMV相关功能、分泌系统、光合复合体以及Calvin–Benson–Bassham（CBB）循环的相关基因表达也呈现出协调性增加，表明这些代谢过程之间存在紧密联系，将硫化物氧化、光能转化和碳固定与膜/囊泡的产生联系在一起。综合这些观察结果，我们提出了一种模型：细胞内的硫代谢通过可能涉及OMV的运输过程与细胞外的S⁰储存库相互关联。

图形摘要

综合的冷冻电子断层扫描（cryo-ET）、扫描透射电子显微镜（STEM）和转录组学数据支持这样一种模型：在紫色硫细菌Halorhodospira halophila中，细胞内的硫代谢通过可能涉及外膜囊泡（OMV）的运输过程与细胞外的S⁰储存库相互关联。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

转录组数据可在NCBI BioProject PRJNA1252387下获取。原始RNA-Seq读段已存入Sequence Read Archive（SRA），访问号为SRR33416108–SRR33416124。