Interplay Between Expression of Sulfur Assimilation Pathway Genes and Zn²⁺ and Pb²⁺ Stress in Acidithiobacillus ferrooxidans

Acidithiobacillus ferrooxidans 可以在好氧的酸性条件下氧化S和Fe²⁺，生成Fe3+和硫酸。同时，该菌可以耐受高浓度的Cd²⁺，Zn²⁺和Pb²⁺。Zn2+, Cd2+和Pb2+在微生物体内通常采用相似的调控蛋白和膜转运蛋白来达到内稳态(homeostasis)。在微生物细胞内，金属硫蛋白可以结合Zn²⁺, Cd2+和Pb2+。作者提到在微生物体内存在的金属螯合硫化物很多是硫同化的产物。作者在前期的研究中证明Cd2+的耐受与硫同化途径相关，具体包括ATP sulphurylase (ATPS), adenosylphosphosulphate (APS) reductase, sulfite reductase (SiR), serine acetyltransferase (SAT),以及 O-acetylserine(thiol)lyase (OAD-TL)。

作者介绍了APS还原酶，SiR，OAS-TL和SAT的酶活性测量方法，以及半胱氨酸以及GSH的检测方法。

1. 作者先考察了在存在不同浓度的Zn2+和Pb2+时的微生物的Fe2+氧化性能，用于衡量微生物本身的功能特性。作者不用细胞密度来衡量微生物抗性的原因，是因为在高浓度Zn2+和Pb2+存在的情况下，微生物的细胞密度非常低。

2. 随后，作者利用real time-PCR检测了这些基因在Zn2+和Pb2+存在的情况下的转录水平。发现在300mMZn2+存在时，SAP相关的基因的表达水平未收到特别明显的影响。而当Zn2+提高到600mM的时候，大部分SAP相关基因的表达量都发生了上调。但是对Pb2+来说，大部分相关基因的表达水平都发生了下调，这就意味着Pb²⁺和Zn²⁺对SAP途径的影响可能是不一致的。

随后，作者考察了添加Zn2+和Pb2+后的GSH和Cys浓度的变化情况，发现两者体现出了截然不同的趋势。针对Pb2+来说，添加了Pb2+的GSH和Cys浓度都比对照产生了明显的下降。作者接下来考察了在不同金属离子浓度下，SAP途径上的酶活性的变化。

本文对我的启示就是在研究重金属抗性机制的时候，应当关注硫同化过程可能受到的影响。