产品升级|宏基因组功能分析又增加新成员啦！氢酶注释数据库

氢气（H2）在环境中无处不在，是微生物很好的能量和电子来源。氢酶是一类能够催化氢气（H2）分解和合成的氧化还原蛋白，绝大多数氢酶含有金属原子，被许多细菌、古细菌和微生物真核生物用来消耗和产生氢气。氢酶现在被认为在环境中普遍存在，在分类学上广泛分布，编码在大多数细菌和古细菌门以及许多单细胞真核生物的基因组中。人们越来越认识到微生物氢气代谢参与了全球生物地球化学循环，支持不同生态系统的生物多样性，并影响健康和疾病。随着宏基因组学技术的发展，氢酶相关领域的研究有了极大的进展。

凌恩整合了目前已有的氢酶数据，汇总得到氢酶数据库，全面升级宏基因组分析流程！挖掘微生物氢酶相关代谢基因，深入理解全球生物地球化学循环！

本次更新的氢酶数据库，根据活性中心所含金属组成的不同，可以分为三类超家族，即[FeFe]氢酶，[NiFe]氢酶，[Fe]氢酶。

其中，[FeFe]氢酶一般认为是产氢氢酶，主要是电子歧化氢酶，感受氢酶和发酵氢酶；[NiFe]氢酶一般认为是耗氢氢酶，主要是能量转换氢酶，呼吸氢酶和产甲烷氢酶。[NiFe]氢酶按group可分为两大类：氢气氧化(H2氧化) 和产氢发酵(H2生成) 。

图1 氢酶数据库序列的序列相似性网络[1]

经典文献案例

标题：最小化和混合型氢酶在古菌中是活跃的[2]

期刊：Cell

影响因子：20.5（2024）

DOI：10.1016/j.cell.2024.05.032

微生物氢(H2)循环是多种缺氧生态系统多样性和功能的基础。在负责这一过程的三个进化上不同的氢酶超家族中，[FeFe]氢酶曾被认为仅限于细菌和真核生物。通过结合现有和新基因组的分析以及广泛的生化实验，这篇最新发表的Cell文章证明厌氧古菌编码了多样化、活跃和古老的[FeFe]氢酶谱系。[FeFe]氢酶基因存在于九个古菌门的基因组中，并在产氢的Asgard古菌培养物中表达。作者在DPANN古菌中发现了一种超微型氢酶，它能结合催化性H-簇并产生氢气。此外，作者还在其他十个古菌目中鉴定并表征了由[FeFe]和[NiFe]氢酶融合形成的特殊混合复合物。系统发育分析和结构建模表明混合型氢酶具有深远的进化历史。这些发现揭示了古菌的新代谢适应机制，为生物技术开发提供了简化的氢气催化剂，并展示了两种主要氢代谢酶之间令人惊讶的交织进化历史。

图2 系统发育和代谢多样的古菌编码[FeFe]氢酶

图3 古菌编码遗传和结构多样的[FeFe]氢酶

图4 文章研究概念图

参考文献

[1] HydDB: A web tool for hydrogenase classification and analysis. Scientific Reports, 2016.

[2] Minimal and hybrid hydrogenases are active from archaea. Cell, 2024.