固氮施氏假单胞菌A1501是一株分离自水稻根际的联合固氮菌，其固氮活性受根际非生物胁迫因子、特别是氧化胁迫因子的影响较大。因此,A1501在长期进化过程中形成了一套高效复杂的氧保护机制，以满足固氮的能量需求，同时保护固氮酶不受氧损伤。当前，有关生物固氮的氧保护机制研究是固氮领域的热点问题，但非编码RNA是否参与固氮酶的氧保护，缺乏直接的科学证据。
该团队前期研究发现，A1501拥有一个参与最佳固氮活性和氧化胁迫抗性调控的新型非编码RNA NfiS，但其在氧化胁迫反应中相关靶标和作用机制尚不清楚。在后续的研究中，该团队首先发现A1501氧化胁迫应答体系中的过氧化氢酶编码基因katB和过氧化物感应基因oxyR在氧化胁迫抗性和最佳固氮酶活性中发挥重要作用，katB表达是OxyR依赖型。通过实验证实，NfiS能够与katB mRNA直接相互作用增强其稳定性，并鉴定了两个具体互作位点。该团队进一步提出了由非编码RNA NfiS介导的氧化胁迫应答和最佳固氮酶活性的协同调控模型：在转录后水平上，NfiS通过与过氧化氢酶基因katB的转录产物结合，增强过氧化氢酶表达与活性，一方面协同NfiS与固氮酶基因nifK转录产物的互作保护固氮酶不受氧的损伤；另一方面，低浓度的过氧化氢在过氧化氢酶的催化下被分解，产生的氧气能够支持菌株在氧气不足的条件下进行生物固氮。
该研究得到国家973项目和自然科学基金项目资助。（通讯员 崔艳）
原文链接：https://jb.asm.org/content/jb/201/19/e00334-19.full.pdf
