撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

一氧化二氮（N?O）是導致全球變暖和氣候變化的因素之一，其在地球大氣中的濃度已達到前所未有的水平。目前，N?O 的排放源超過了其吸收匯，這凸顯了全面了解消耗 N?O 過程的必要性。

表達N?O還原酶（N?OR）的微生物將 N?O 轉化為對氣候變化無影響的氮氣（N?）。已知的 N?OR 屬于典型的 NosZ 還原酶，NosZ 還原酶分為兩個進化支系——支系 I 和支系 II，被認為是 N?O 還原的關鍵酶。

2025 年 8 月 20 日，田納西大學諾克斯維爾分校何廣博士作為第一作者，在國際頂尖學術期刊Nature上發(fā)表了題為：A novel bacterial protein family that catalyses nitrous oxide reduction 的研究論文。

該研究發(fā)現了一個催化一氧化二氮（N?O）還原反應的新型細菌蛋白家族——內酯酶型 N?O 還原酶（L-N?OR）。這一發(fā)現擴展了 N?O 還原酶，有助于加深對 N?O 消耗源的理解，對溫室氣體排放和氣候變化模型具有重要意義，也為旨在減少 N?O 排放的創(chuàng)新生物技術提供了更多機會。

何廣

論文第一作者何廣，2017 年本科畢業(yè)于湖南農業(yè)大學，2019 年碩士畢業(yè)于中國農業(yè)大學，2023 年博士畢業(yè)于 田納西大學諾克斯維爾分校，現為田納西大學諾克斯維爾分校博士后。

在這項最新研究中，研究團隊發(fā)現了一個此前未被識別的參與 N?O 還原作用的蛋白質家族——支系III 的內酯酶型 N?O 還原酶（L-N?OR），其序列與典型的 NosZ 存在差異，但保留了三維蛋白質結構特征。

研究團隊綜合生理學、宏基因組學、蛋白質組學和結構建模研究證明，L-N?OR 催化 N?O 還原。L-N?OR 基因存在于多個門類中，主要存在于分布廣泛的未被培養(yǎng)菌群中。

這項研究擴大了已知的 N?OR 的多樣性，并表明了此前未被認識到的分類群，例如硝化刺菌門（Nitrospinota）參與了 N?O 的消耗。

總的來說，N?OR 多樣性的擴展以及新型 N?O 還原催化劑的發(fā)現，有助于加深對 N?O 消耗源的理解，對溫室氣體排放和氣候變化模型具有重要意義，并為旨在減少 N?O 排放的創(chuàng)新生物技術提供了更多機會。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09401-4