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鐵是微生物代謝必需的微量元素，但是自然界中的可利用鐵源濃度極低。傳統(tǒng)認為，微生物可通過鐵載體與血紅素結(jié)合蛋白實現(xiàn)對胞外鐵元素的獲取，但是該途徑能量浪費大，鐵回收效率低。北京大學(xué)工學(xué)院能源與資源工程系吳曉磊、聶勇課題組經(jīng)過多年研究，發(fā)現(xiàn)細菌可以通過主動分泌一種新型囊泡，為獲取鐵元素等胞外營養(yǎng)物質(zhì)并介導(dǎo)微生物間相互作用提供新途徑。

課題組以前期分離自大慶油田采出液的細菌Dietzia sp. DQ12-45-1b為研究對象，首次報道并命名了分支酸膜囊泡 (Mycomembrane vesicles, mMVs)。進一步研究表明：這種結(jié)構(gòu)全新的細菌囊泡中含有角黃素、DNA、多種功能蛋白、分支酸酯、鐵載體等特異成分，并通過其中的鐵載體實現(xiàn)對胞外鐵離子的結(jié)合與獲取。此外，在囊泡中還發(fā)現(xiàn)了一種新型血紅素結(jié)合蛋白DtHtaA及其結(jié)合并在微生物間傳遞血紅素分子的能力；發(fā)現(xiàn)了囊泡介導(dǎo)的血紅素分子被微生物群落共享的“親緣優(yōu)先”機制。這些工作首次報道了細菌利用囊泡適應(yīng)低鐵環(huán)境的新途徑，發(fā)現(xiàn)了微生物維持群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種新模式，填補了微生物利用胞外鐵源的空缺一環(huán)。

細菌囊泡在群落中潛在的共享機制

相關(guān)工作發(fā)表在Nature出版社微生物生態(tài)學(xué)頂級期刊The ISME Journal上 (DOI: 10.1038/s41396-020-00800-1) 以及微生物學(xué)權(quán)威期刊Environmental Microbiology上 (DOI: 10.1111/1462-2920.15278)。北京大學(xué)工學(xué)院能源與資源工程系博士生王蒙是第一作者，北京大學(xué)工學(xué)院能源與資源工程系聶勇助理研究員和吳曉磊教授是共同通訊作者。上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃與國家自然科學(xué)基金的資助。