대기 H2의 공동 대사에 의해 미코박테리움 스메그마티스의 성장과 생존이 향상된다.

토양 세균 미코박테리움 스메그마티스는 대기에 존재하는 미량의 H2를 scavenging할 수 있지만, 이 활동의 생리적 기능과 중요성은 이해되지 않고 있다. 우리는 이 유기체에서 대기 중 H2 산화가 두 가지 계통학적으로 및 동역학적으로 구별되는 고품질 수소 효소인 Hyd1 (MSMEG₂262-2263)와 Hyd2 (MSMEG₂720-2719)에 의존함을 보여주었다. 본 연구에서는 Hyd2 삭제가 세포 생리학에 미치는 영향을 조사하기 위해 야생형과 Δhyd2 세포의 생존성, 에너지 대사, 전사체 및 대사체를 비교하였다. Δhyd2 돌연변이의 장기 생존은 야생형에 비해 상당히 감소되었다. 이 돌연변이는 추가로 다양한 조건에서 덜 효율적으로 성장하였고, 특히 짧은 사슬 지방산 대사 중에 두 배의 성장률과 Δhyd2 균주에서의 성장 수익이 감소하였다. Hyd1는 세포가 고 H2 대기에서 성장할 때 Hyd2의 손실을 보완하였다. 세포 매개변수 분석 결과, Hyd2는 막 전위를 생성하거나 세포내 pH 항상성을 유지하거나 산화환원 균형을 유지하는 데 필요하지 않음을 보여주었다. 그러나 마이크로어레이 분석은 Δhyd2 세포가 환원제로 고갈되고 있으며 중앙 대사를 재배선하여 보완하고 있음을 나타냈다. 산화적 탈카복실화 경로, 요소 회로 및 ABC 수송체 매개 수입을 담당하는 단백질을 암호화하는 전사체가 Δhyd2 돌연변이에서 상당히 더 풍부하게 나타났다. 대사체 프로파일링은 Δhyd2 돌연변이에서 세포내 아미노산이 증가했음을 일관되게 보여주었다. 우리는 대기 중 H2 산화가 미코박테리움 세포에서 두 가지 주요 역할을 한다고 제안한다: 혼합영양 성장 중에 환원제를 생성하고, 휴면기 동안 호흡 사슬을 유지하는 것이다.