PNAS：微生物是如何产生毒性最强的汞的

　　SLAC的SSRL帮助确定微生物生产甲基汞的关键参与者，甲基汞是一种可以在鱼类中积累的毒素。

　　

汞具有极强的毒性，但当它转化为甲基汞时就变得特别危险——甲基汞的危害如此之大，只要几十亿分之一克就能对发育中的胎儿造成严重而持久的神经损伤。不幸的是，甲基汞经常通过海鲜进入我们的身体，但是一旦它进入我们的食物和环境中，就没有简单的方法可以摆脱它。

现在，利用美国能源部SLAC国家加速器实验室斯坦福同步辐射光源（SSRL）的高能x射线，研究人员发现了甲基汞中毒的一个意想不到的主要参与者——一种名为s -腺苷- l-甲硫氨酸（SAM）的分子。

发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果可以帮助研究人员找到解决甲基汞中毒的新方法。

“没有人知道汞是如何在生物学上甲基化的，”SSRL结构分子生物学项目的高级科学家、该论文的合著者里蒂·萨兰吉（Riti Sarangi）说。“在我们制定有效的甲基汞修复策略之前，我们需要了解这个基本过程。这项研究是朝着这个方向迈出的一步。”

在这篇新论文中争论的是一个关于甲基汞是如何产生的狭窄但重要的谜团。科学家们知道，我们消耗的大部分汞最初是作为工业排放进入水体，微生物将其转化为甲基汞。这种形式集中在鱼类身上——最终是我们——当它向食物链上游移动时。

尽管如此，研究人员还不确定微生物是如何制造甲基汞的。萨兰吉说，一个关键的混淆因素是，将汞转化为甲基汞的蛋白质系统，称为HgcAB，在微生物中只存在非常少量，这使得收集和纯化研究变得非常困难。它也非常挑剔：最轻微的氧气和光线暴露会使HgcAB失活。

经过10年的努力和国家实验室和大学的合作，密歇根大学教授史蒂夫拉格斯代尔，他的研究生凯瑟琳拉什，现在是奥本大学的助理教授，和博士后郑开元开发了一种新的方案，以产生足够稳定的HgcAB，最终研究它是如何将汞转化为甲基汞的。

“我们已经研究了很多非常困难的蛋白质，但如果你想纯化它，这个蛋白质有你不希望在蛋白质中拥有的一切。这非常复杂”。

一旦团队纯化了足够的HgcAB，他们就把样品——用液氮冷却并屏蔽光线——运送到SSRL进行x射线吸收光谱测量。在那里，SSRL的副科学家Macon Abernathy使用了一种称为扩展x射线吸收精细结构光谱的方法来研究HgcAB。

Sarangi说：“SSRL的x射线光谱设备专门用于研究生物样品，并且拥有强大的探测器系统，可以解析像这样的超稀释蛋白质样品的极弱信号。”

虽然以前的研究假设有问题的甲基来自甲基四氢叶酸，这是细胞反应中常见的甲基供体，但新的研究发现它是由SAM提供的。研究人员说，这些结果缩小了甲基汞产生的主要因素，可能有助于制定环境修复策略。

拉格斯代尔说：“还没有人尝试过，但也许可以开发出SAM的类似物，以解决环境中的甲基汞问题。”

SSRL是美国能源部科学办公室的用户设施。SSRL结构分子生物学项目由美国能源部科学办公室和美国国立卫生研究院国家综合医学科学研究所支持。