發現強勢型釋放氣候冷化氣體的新珊瑚內生桿菌
DMSP(dimethylsulfoniopropionate) 是重要全球硫循環分子，主要由海洋植物性浮游生物和微生物產生。珊瑚礁是高DMSP生產棲地，其中不僅浮游生物和微生物製造該分子，珊瑚本身也參與製造DMSP，DMSP代謝被視為珊瑚對抗熱逆境一個重要的機制和手段，其中DMSP分解後的DMS (dimethylsulfide) 是知名的氣候冷化氣體，具有極優的抗氧化能力，可以幫忙珊瑚清除熱逆境引起的大量自由基。值得注意是DMSP 代謝為DMS主要是由原核微生物來進行，因此在珊瑚優勢共生菌中是否具有DMSP分解能力，長期受到關注。Endozoicomonas內生桿菌屬是常見珊瑚優勢菌群，2020年我們發現了全球第一株能分解DMSP產生氣候冷化氣體DMS的內生桿菌(E. acroporae)，推測Endozoicomonas可能在珊瑚中扮演DMSP分解和產生DMS的角色，然而是否E. acroporae僅是個特例呢？是否在珊瑚體內DMSP分解/DMS生產是Endozoicomonas重要生態功能呢？相關分子調節機制若何？其中種種問題仍屬未知。針對這些問題，本研究成功地分離另一株內生桿菌新種，Endozoicomonas ruthgatesiae 8E（露絲蓋茲內生桿菌），利用基因體和生化分析，確認了E. ruthgatesiae具有相似E. acroporae 分解DMSP的關鍵DddD酵素和相關代謝基因群，可以分解DMSP並產生DMS。 經生物資訊分析，在其他數個已發表尚未能培養的珊瑚內生桿菌基因體內，我們也發現數個關鍵dddD基因，在在顯示內生桿菌屬分解DMSP是相當普遍的能力，並非是少數菌種所擁有。進一步，透過比較生化和轉錄體分析，我們發現雖然E. ruthgatesiae和 E. acroporae具備類似dddD基因群組特徵，然而DddD酵素所引發分解DMSP的利用方式卻是不同。E. ruthgatesiae可以快速地吸收DMSP，同時快速產生DMS，不在體內累積，然而E. acroporae卻是快速吸收DMSP，但累積DMSP，然後才緩慢地釋放DMS。這樣不一樣生理反應，也在比較轉錄體得到驗證，在含有DMSP培養基中，E. ruthgateisae會正調節DMSP分解代謝基因，也同時正調節許多能量相關代謝基因，而E. acroporae會正調節DMSP代謝，但負調節能量相關的代謝，顯示兩株菌雖然都具同樣DddD酵素引發的代謝能力，但是利用DMSP的方式卻有不一樣的基因調節方式和使用目的，也顯示了DddD引發的DMPS代謝機制在不同生物會有差異。本研究是首次揭露DddD引發DMSP分解的基因調節關係，同時也是首度提出內生桿菌的DMSP代謝多樣特性與生態功能上的差異性。
另外Endozoicomonas ruthgatesiae種名命名是紀念夏威夷大學Dr. Ruth Gates學者，她長年為保育和復育珊瑚礁努力(https://en.wikipedia.org/wiki/Ruth_Gates)。
此研究由本中心、台灣大學、清華大學、NanoSIM核心實驗室、中研院植微所顯微鏡核心實驗室等單位合作，研究成果於11月22日在Science Advances（科學前進）期刊發表，以下是研究報告的連結：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1910
圖一、Endozoicomonas ruthgatesiae顯微鏡圖。(a)(b)為負染色穿透式電顯圖，(c)掃描式電顯圖，(d)薄片切片穿透式電顯圖。
圖二、兩株內生桿菌比較轉錄體分析。黃色區為DMSP分解代謝途徑，兩者基因都正調 （紅色），但是在能量相關途徑，E. ruthgatesiae大部分基因都是正調節（紅色），但是E. acroporae都是負調節（藍色），顯示基因調節和使用DMSP之差異。
