近日，南方科技大学海洋科学与工程系副教授曾芝瑞团队与合作者在《美国国家科学院院刊》发表最新研究。研究成果系统解析了嗜热古菌膜脂甘油二烷基甘油四醚环化修饰对膜蛋白功能及细胞运动的调控机制，揭示了古菌通过动态调节膜脂结构适应极端环境的分子策略。

古菌是地球上最古老的微生物类群之一，能够在高温、强酸、高盐等极端环境中繁衍生息。其细胞膜由独特的醚键脂类构成，其中甘油二烷基甘油四醚是嗜热古菌的主要细胞膜膜脂成分。甘油二烷基甘油四醚分子可通过环化修饰调节膜的刚性与流动性，但其生理功能及膜蛋白的调控机制尚待深入研究。

曾芝瑞团队以极端嗜热古菌为模式生物，结合遗传学、蛋白质组学和代谢通路分析，发现改变古菌细胞膜结构会抑制细胞鞭毛形成，显著降低细胞运动能力。进一步研究表明，膜脂环化通过调控跨膜蛋白ArnR/R1的剪切与稳定性，间接影响鞭毛基因转录因子的活性，从而调控鞭毛组装相关基因的表达。

同时，研究发现膜脂环化水平的降低虽然显著抑制了呼吸链复合物SoxABCD的表达，但促进了SoxEFGHIM超级复合体的组装，间接显示了膜脂修饰可通过重构能量代谢网络适应环境压力。最后，膜脂环化酶与鞭毛形成广泛共存于嗜热古菌中，揭示了微生物通过调整膜脂结构影响鞭毛等膜蛋白活性具备一定普适性。

该研究首次建立了古菌膜脂修饰与细胞运动能力的直接联系，揭示了膜脂动态重塑在极端环境适应中的核心作用。

研究人员指出，甘油二烷基甘油四醚环化不仅是古菌应对温度变化的物理屏障，更是通过信号转导网络精细调控细胞功能的“分子开关”。这一发现为解析古菌膜脂功能的多样性提供了新视角，为极端环境微生物资源开发、合成生物学中人工膜设计提供了理论依据，推动了地球早期生命演化的研究。

相关论文信息：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423648122