PNAS：維生素B12是微生物界的權力掮客

持續地爭奪珍貴的物品---金錢、石油、高速網際網路訪問和我們清晨喝的咖啡---影響著我們生活的世界。細菌也是如此。

維生素B12是一種由僅有少數有機體產生的物質，但是幾乎所有的有機體都需要它。在一項新的研究中，來自美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究人員發現更多的證據證實維生素B12在微生物世界中發揮著巨大的作用。這一發現驗證了一個觀點：維生素B12有助影響微生物群落。微生物群落影響著能量和食物產生、環境、人類健康和很多其他的過程。相關研究結果於2017年1月25日在線發表在PNAS期刊上，論文標題為「Elucidation of roles for vitamin B12 in regulation of folate, ubiquinone, and methionine metabolism」。

論文通信作者Aaron Wright說，「維生素B12在微生物群落中發揮的重要性要比期待中的大得多。我們正在研究它控制的功能和它在微生物群落結構中發揮的重要性。」

Wright團隊是在一種被稱作鹽單胞菌HL-48的細菌中獲得這些發現的。在微生物群落中，鹽單胞菌HL-48罕見地供應著維生素B12。用於這項研究的樣品來自美國華盛頓州北部熱水湖中的微生物墊（microbial mat）。微生物墊是一種微生物群落，在其中，細菌成層地結合在一起。熱水湖微生物墊有幾十種微生物成員，它們在藻類和其它微生物大量生長的熱鹽水中生長在一起，交換著碳和氧氣等營養物。

科學家已知維生素B12控制著細菌中至關重要的參與DNA和蛋白製造的基因和酶。但是包括耶魯大學的Andrew Goodman和加州大學伯克利分校的Michiko Taga在內的幾位科學家已發現一些跡象表明微生物B12發揮著更加廣泛的影響。

Wright團隊發現維生素B12與這種細菌中的41種不同的蛋白相互作用。他們發現維生素B12在調節葉酸、泛醌和甲硫氨酸中發揮著至關重要的作用。葉酸、泛醌和甲硫氨酸是微生物細胞能夠產生能量、製造蛋白和修復DNA以及生長所必不可少的。關於甲硫氨酸的發現證實維生素B12具有比人們已知的更大的影響。依賴於是白天或晚上，這種維生素也改變著它發送給基因的指令。在光線是主要驅動力的有機體群落中，這並不令人吃驚。

Wright說，「對任何一種有機體而言，製造維生素B12是非常昂貴的。細菌需要花費大量的能量來合成它，這是因為它需要30多個生化步驟。這意味著這種物質是高度有價值的，而且執行著重要的功能。」

為了取得這些發現，Wright團隊構建出維生素B12模擬物，這種模擬物正如天然的維生素B12那樣發揮作用，但是他們能夠在活細胞中更加密切地追蹤它。利用一種被稱作基於親和力的蛋白譜的系統，Wright團隊能夠對這些分子進行標記，從而準確地觀察它們在哪裡具有活性。隨後，該團隊利用質譜等技術鑒定和測量感興趣的蛋白。

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