Nature Communications：细菌也能从头合成胆固醇

固醇是一类普遍存在的真核生物必需的脂类，在细胞信号转导、膜稳态和发育时序等多种生理功能中发挥重要作用。尽管固醇的生物合成和功能已经在真核生物中得到了很好的研究，但是细菌中固醇的合成和功能相对未得到充分探索。

系统基因组学研究扩大了潜在的细菌固醇产生者的数量，其中一些细菌具有产生与真核生物相关的生物合成复杂固醇(包括胆固醇)的遗传潜力，然而脂质分析尚未证实这些固醇在细菌中的存在。

基因组容量与观察到的细菌固醇之间的差异，促使我们对产生固醇的细菌进行更全面的脂质分析。先前的系统发育研究以及对海洋粘细菌Enhygromyxa salina的固醇生物合成基因的初步分析表明，其具有比以前观察到的更为复杂的生物合成固醇的潜力。

Enhygromyxa salina是一种社会捕食性细菌，通常在含有全细胞酵母的固体琼脂上培养，限制了可用于广泛脂质分析的生物量。这些培养条件也存在固醇污染的潜在来源，因为琼脂和补充酵母都可能含有固醇。为了更好地评估这种生物的固醇含量，研究人员在补充了全细胞大肠杆菌的液体培养基中培养E. salina，而大肠杆菌本身并不产生固醇。这些培养条件使可提取脂质增加了50倍，从而可以进行更广泛的分析。

研究人员首先通过Bligh & Dyer提取法从E. salina中提取游离脂质，初步分析揭示了包括胆固醇在内的多种固醇。此外，研究人员还通过裂解酯键/醚键结合脂质总脂质提取物（TLE）和细胞生物量，评估了E. salina中潜在的固醇结合物 。

E. salina合成游离型和结合型的固醇

E. salina中一个假定的胆固醇生物合成途径

虽然E. salina与真核生物共享许多胆固醇生物合成途径，但它并没有与负责C-4去甲基化的三种真核蛋白同源。E. salina具有双加氧酶-还原酶对SdmAB的同源物，好氧甲烷氧化菌使用SdmAB仅去除C-4处的单个甲基。为了测试E. salina SdmAB同源是否足以去除C-4的两个甲基基团，从而产生胆固醇，研究人员在E. coli菌株中采用异源表达系统，该菌株被设计为过量产生底物羊毛固醇。有趣的是，SdmAB同源物的共表达没有导致C-4处的任何甲基的去除，表明这两种蛋白质不足以使E.salina中羊毛固醇C-4位置完全脱甲基，并将E.salina中的SdmAB与好氧甲烷氧化菌中发现的同源物区分开来。

通过对E.salina基因组的额外BLASTp搜索，研究人员鉴定了另一种与SdmB同源的SDR型还原酶，SdmC。SdmC与来自E.salina SdmA的共表达导致C-4位单个甲基的去除，表明SdmC能够脱羧氧化的甲基并将C-3位剩余的酮基还原成羟基，如M. capsulatus SdmB所示。此外，SdmC与E.salina SdmAB的共表达导致C-4处两个甲基的去除和额外的去甲基化中间体的产生。C-4位的完全去甲基化作为真核生物固醇生物合成的一个重要步骤，在E. salina中通过不同的细菌蛋白质实现。

E.salina中的C-4脱甲基反应

Calothrix sp.NIES-4105中的C-4去甲基化