钨酸盐对超嗜热古细菌硝酸盐还原的影响

加利福尼亚大学的研究人员展开了一项对钨酸盐（tungstate）对超嗜热古细菌Pyrobaculum aerophilum的硝酸盐还原的影响的研究。P.aerophilum是一种超嗜热的古生物，既可以在低量的氧气下呼吸，也可以以硝酸为电子受体进行厌氧呼吸。在厌氧生长条件下，硝酸盐通过反硝化途径被还原为分子氮。

这项研究表明，嗜热菌需要金属氧离子WO₄^2-来实现其在酵母提取物、蛋白胨和硝酸盐作为碳和能量来源的厌氧生长。加入1μM MoO₄^2-并不能代替WO₄^2-促进嗜热菌的生长。

然而，在培养基中加入100μM的MoO₄^2-，细胞生长被完全抑制。在较低的钨酸盐浓度（0.3μM及以下），亚硝酸盐在培养基中积累。在较高的WO₄^2-浓度（<0. μM）下，亚硝酸盐的积累被抵消。

对硝酸盐、亚硝酸盐和一氧化氮还原酶进行了高温酶测定。所有三种反硝化途径的酶的大部分活性都定位在细胞质膜上，表明它们参与了细胞的能量代谢。这项研究记录了第一个关于钨酸盐对极度嗜热的古生物的反硝化过程的影响的例子。证明了在高浓度情况下，嗜水菌的硝酸盐还原酶的合成会发生。

钨是一种微量元素，可以刺激各种微生物的生长。除了一些甲基营养体，大多数从钨添加中获得营养的生物体都是严格的厌氧菌。这些生物包括细菌，如某些产乙酸的梭菌、嗜酸杆菌、脱硫弧菌、乙酰丙酸杆菌和嗜热细菌。

此外，各种古菌也受益于钨的补充，包括一些产甲烷的物种和极端嗜热菌Thermococcus litoralis和Pyrococcus furiosus。这些微生物中的大多数也可以在不添加钨酸盐的培养基中生长。然而，在培养基中加入金属盐后，生长产量或某些酶的活性会大大改善。加利福尼亚大学的研究人员最近对钨在生物系统中的作用和钨酶的特性进行了研究。

超嗜热古细菌Pyrobaculum aerophilum生长的最适温度为100℃，与其严格的厌氧、硫磺还原的亲属不同，嗜热菌利用硝酸盐和低分压的氧气（气相中0.6至1%的O2）作为生长的电子接受体，其硝酸盐还原是通过反硝化途径进行的。

为了研究钨酸盐对嗜热菌用硝酸盐进行厌氧呼吸的能力可能产生的影响，研究人员使用不同浓度进行了生长研究。在嗜热菌中增加该金属盐的量，导致还原酶的特异性活性下降，表明这种酶可能是一种含钼还原酶。因此，嗜热菌在高钨水平下用硝酸盐呼吸的能力可能反映了该生物体通过一种尚不清楚的机制适应高钨环境。

在低浓度下生长的细胞中，与硝酸还原酶活性增加相一致的是培养基中亚硝酸盐的积累。这种亚硝酸盐的积累并不是由于这些条件下亚硝酸还原酶的缺失或水平降低，因为在不同浓度下生长的细胞中，亚硝酸还原酶的活性是恒定的。

超嗜热古细菌的亚硝酸盐还原酶已被证明对底物和终端产品都有抑制作用，因此被认为是反硝化途径中的限速步骤。钨酸盐是否以某种方式调节嗜热菌的反硝化途径酶的活性或合成还不清楚，还有待进一步的研究。

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