imOmics精華速遞—滲透調(diào)節(jié)的非Na+方式和機(jī)制

海洋原生生物破囊壺菌的滲透調(diào)節(jié)和對(duì)Na⁺的需求

破囊壺菌是低等的真菌，生長在大量的Na⁺環(huán)境中。Na⁺參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)和細(xì)胞代謝。滲透調(diào)節(jié)通過從環(huán)境中吸收無機(jī)離子，或者改變細(xì)胞質(zhì)中可溶性物質(zhì)的濃度來完成。通過質(zhì)膜的滲透調(diào)節(jié)在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中非常重要。但是在海洋原生生物中如何通過質(zhì)膜進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)還不清楚。

澳大利亞的科學(xué)家Shabala等人用非損傷微測技術(shù)揭示了海洋原生生物破囊壺菌滲透調(diào)節(jié)的離子機(jī)制。發(fā)現(xiàn)低滲引起了破囊壺菌顯著的Na⁺、Cl^-和K⁺的外流，脅迫初始的30min內(nèi)完成了滲透調(diào)節(jié)。就這個(gè)細(xì)菌來說，Na⁺是主要的貢獻(xiàn)者，在滲透調(diào)節(jié)中超過一半，Cl^-是第二個(gè)貢獻(xiàn)者。K⁺ 在滲透調(diào)節(jié)過程中的作用相對(duì)較小。Ca²⁺和H⁺流速的變化主要?dú)w功于胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。通過生長實(shí)驗(yàn)整理了離子流的數(shù)據(jù)，即使當(dāng)生長在一個(gè)沒有Na⁺的環(huán)境中，只要維持合適的滲透勢，即通過甘露醇調(diào)節(jié)到和海水一樣的滲透勢時(shí)，破囊壺菌細(xì)胞也能正常生長。這說明Na⁺對(duì)破囊壺菌的生長不是必需的，因?yàn)镹a⁺主要參與細(xì)胞代謝。

這項(xiàng)工作為細(xì)菌如何進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)提供了證據(jù)，發(fā)現(xiàn)破囊壺菌細(xì)胞在沒有Na⁺的環(huán)境中也能夠正常生長，證明了細(xì)胞的滲透/膨壓也能通過其他方式進(jìn)行調(diào)節(jié)以及調(diào)節(jié)的機(jī)制。

圖注：A. H⁺流速對(duì)低滲反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)；

B. 不同濃度的NaCl引起了H⁺流速的不同反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：非損傷微測技術(shù)(MIFE); H⁺ flux; Na⁺ flux; K⁺ flux; Cl^- flux; 破囊壺菌(thraustochytrid).

參考文獻(xiàn)：Shabala L., et al. Environmental Microbiology, 2009,11: 1835–1843.（NISC文獻(xiàn)編號(hào)：F2009-012  ）

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注：非損傷微測技術(shù)(NMT)包括：SIET、SVET、SPET、SERIS、SERP、SERE、SRET、MIFE®等。