Kropp A, Archer JD, Jespersen M, Watts TD, Solari J, Huang C, Schittenhelm RB, Grinter R, Greening C. Atmospheric hydrogen consumption is regulated by glycerol-mediated catabolite repression in mycobacteria. mSystems. 2026 Mar 16:e0167825. 

利用大气中的氢气（H₂）能够使多种好氧微生物在资源匮乏的环境中生长并持续存活。在腐生好氧菌耻垢分枝杆菌中，氢氧化反应由两种表达模式不同、高亲和力且对氧不敏感的吸收性氢化酶 Huc 和 Hhy 催化。Huc 支持混合营养生长，并协助菌体从生长状态向休眠状态过渡。尽管已知 huc 操纵子会在有机碳匮乏时上调表达，但其调控的具体信号与调控因子仍未阐明。

本研究发现，甘油代谢的甘油-3-磷酸感应调控蛋白 GylR，能够在甘油存在（而非其他碳源存在）时抑制 huc 的表达。蛋白质组分析与酶活检测结果表明，gylR 基因的突变或沉默会导致 Huc 蛋白合成量与酶活性显著提升。GylR 以及其他关键代谢物阻遏蛋白（Crp1 和 Crp2）并不直接结合 huc 操纵子，表明该阻遏效应由尚未鉴定的转录因子介导，而 GylR 充当上游感应因子。

本研究数据表明，大气氢氧化作用可通过代谢物阻遏效应，响应有机碳源的可利用性而受到调控。本研究鉴定了触发大气氢氧化的关键信号，加深了对好氧细菌适应环境变化机制的理解，并揭示有机碳含量是调控全球土壤大气氢气主要汇的关键因素。

研究意义

土壤微生物每年总计消耗7000 万吨大气氢气（H₂），参与调控大气组成与气候变化。同时，利用这种稳定存在的微量气体，可使微生物在偏好的有机能源耗尽时依然存活。尽管氢气消耗对土壤生物多样性与大气调控至关重要，但其调控信号与感应机制仍有待解析。

本研究证实，模式土壤细菌可通过代谢物阻遏效应，直接响应有机碳匮乏，启动消耗大气氢气的相关蛋白机制。具体而言，当有机碳源甘油的感应蛋白缺失时，消耗氢气的氢化酶会高度表达并保持高活性。

这些结果表明，有机碳水平在调控微量气体氧化过程中发挥重要作用，可为预测微量气体消耗与土壤生物多样性如何响应环境变化提供理论依据。