甲基汞：微生物如何产生最有毒的汞形式
汞具有极强的毒性，但当它转化成甲基汞时，其危害就更大了。甲基汞的危害非常大，仅仅几十亿分之一克的汞就能对正在发育的胎儿造成严重而持久的神经损伤。不幸的是，甲基汞经常通过海鲜进入我们的身体，但一旦进入我们的食物和环境，就很难清除它了。现在，研究人员利用美国能源部 SLAC 国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源 (SSRL) 的高能 X 射线，发现了甲基汞中毒的一个意想不到的主要因素——一种名为 S-腺苷-L-蛋氨酸 (SAM) 的分子。
该研究结果发表在美国科学院院刊上，可能有助于研究人员找到解决甲基汞中毒的新方法。
“没有人知道汞是如何在生物学上甲基化的，”SSRL 结构分子生物学项目的高级科学家、论文合著者 Riti Sarangi 说道。“我们需要了解这一基本过程，然后才能制定有效的甲基汞修复策略。这项研究是朝着这个目标迈出的一步。”
这篇新论文探讨的是一个狭义但重要的谜团，即甲基汞是如何产生的。科学家们知道，我们摄入的大部分汞都是从工业排放物开始的，这些排放物进入水体，微生物将其转化为甲基汞。这种形式的汞在食物链中向上移动时会集中在鱼类身上——最终集中在我们身上。
不过，研究人员还不确定微生物是如何制造甲基汞的。萨兰吉说，一个关键的混杂因素是，将汞转化为甲基汞的蛋白质系统 HgcAB 在微生物中仅以极少量存在，因此很难收集和纯化足够的物质进行研究。它也非常棘手：只要稍微接触氧气和光线，HgcAB 就会失活。
经过 10 年的努力以及与国家实验室和大学的合作，密歇根大学教授史蒂夫·拉格斯代尔、他的研究生凯瑟琳·拉什（现为奥本大学助理教授）和博士后研究员郑开元开发了一种新协议，以产生足够稳定的 HgcAB，最终研究它如何将汞转化为甲基汞。
“我们研究过很多非常难处理的蛋白质，但这个蛋白质包含了所有你不希望在蛋白质中纯化的东西。它非常复杂，”拉格斯代尔说。
一旦团队纯化了足够的 HgcAB，他们就会将样品（用液氮冷却并避光）运送到 SSRL 进行 X 射线吸收光谱测量。在那里，SSRL 副科学家 Macon Abernathy 使用一种称为扩展 X 射线吸收精细结构光谱的方法来研究 HgcAB。
萨兰吉说：“SSRL 的 X 射线光谱设施专门用于研究生物样本，并拥有强大的探测系统，可以分辨这类超稀释蛋白质样本的极弱信号。”
虽然先前的研究假设有问题的甲基来自甲基四氢叶酸，这是细胞反应中常见的甲基供体，但新研究发现它是由 SAM 提供的。研究人员表示，该结果缩小了甲基汞生产的主要参与者的范围，可能有助于制定环境修复策略。
“目前还没有人尝试过，但也许可以开发出 SAM 类似物来解决环境中的甲基汞问题，”拉格斯代尔说。
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