甲基磺基丙酸（DMSP）是海洋中含量极其丰富的有机硫化合物，是海洋生态系统不可或缺的重要物质。它不仅能帮助海洋生物抵御外界环境胁迫、调控生物趋化行为，还参与海洋营养循环、硫元素循环，同时对全球气候调节有着关键作用，深刻影响着海洋环境与地球生态平衡。因此，探究海洋生物合成DMSP的机制，对了解海洋生态运转规律具有重要意义。
以往研究已知部分海洋微生物可以合成DMSP，但科学界对其合成的酶类、合成路径以及产DMSP生物的种类认知仍存在局限。本研究聚焦微生物的DMSP合成途径，开展了系统性探索，发掘出一种全新的双功能合成酶，完善了海洋DMSP合成的相关理论。
研究人员在根际细菌和部分此前未被发现具备DMSP合成能力的丝状蓝藻中，找到了一种名为DsyGD的新型双功能酶，该酶是微生物通过转氨基途径合成DMSP的核心关键。DsyGD酶由两个功能不同的结构域组成，两端结构域分工协作、协同催化，共同完成DMSP的合成工作。其中，蛋白N端的DsyG结构域负责完成甲基转移反应，C端的DsyD结构域则承担脱羧反应，两大结构域配合完成催化过程，最终生成DMSP。
通过系统的进化分析研究，团队还有了全新发现：在种类多样、全球海洋中分布广泛且丰度极高的藻类体内，存在一类全新的同源蛋白，并将其命名为DSYE。这类蛋白具备合成DMSP所需的催化活性，广泛存在于低产量、高产量以及此前从未被认定为DMSP生产者的多种藻类中，极大拓宽了能合成DMSP的生物范围。
研究数据显示，携带DSYE蛋白的藻类，尤其是容易引发水华现象的浮生藻纲藻类，是全球海洋中DMSP的主要生产者。相较于此前已知的含DMSP合成基因的藻类，这类藻类的分布范围更广、种群丰度更高，合成DMSP的能力也更强，是海洋有机硫生成的重要主力军。
本次研究成果突破了以往的认知，不仅发现了全新的DMSP合成酶与合成路径，大幅扩充了可合成DMSP的生物种类与多样性，还明确了浮生藻纲等含DSYE藻类的生态价值。这一发现清晰揭示了这类藻类在全球海洋DMSP合成、海洋硫循环以及气候调节中的核心作用，为人类深入探究海洋物质循环、维护海洋生态平衡提供了重要的理论依据。
原文链接：Alternative dimethylsulfoniopropionate biosynthesis enzymes in diverse and abundant microorganisms