不同氮源诱导的细胞多胺池变化会改变硅藻Paralia sulcata的硅化过程

《Communications Biology》：Enhanced cellular polyamine pools induced by different nitrogen substrates modify silicification of diatom Paralia sulcata

　　

摘要

硅藻是水生环境中重要的初级生产者，这得益于其由硅质构成的细胞壁，这种结构使其在生态系统中占据主导地位。与其他生物分子一样，长链多胺（LCPAs）也被认为是调控硅质沉淀、从而影响硅藻细胞壁形成的关键因素。然而，目前尚不清楚那些来源于细胞尿素循环中的氮代谢过程、对LCPA合成至关重要的多胺（腐胺、亚精胺和精胺）是否真的能够影响硅质化过程。通过一系列以硅藻Paralia sulcata（Ehrenberg）Cleve, 1873为实验对象的培养实验，我们研究了氮代谢对硅质化过程的影响，实验中分别添加了硝酸盐、铵盐、腐胺和精胺。与仅使用无机氮源培养的细胞相比，使用这三种多胺培养的硅藻细胞壁结构更为松散，硅（Si）与碳（C）的比例也更低。细胞内多胺含量升高，同时与尿素循环相关的氨基酸（如天冬氨酸和精氨酸）水平也增加，这些变化伴随着细胞壁的显著重塑。这些现象表明，硅藻细胞壁的改变化是由外部添加的多胺所驱动的，而非细胞内普遍性的生物合成活动。尽管还需要进一步验证这些代谢重组机制，但我们的研究结果支持了细胞内多胺代谢在调节硅质化过程中的作用。这一发现为水生环境中氮与硅之间的相互作用提供了重要见解。