多酚（polyphenol）是一种化学多样且丰富的植物衍生化合物，包括10000多个化学式和几个结构家族，包括聚合物（例如单宁）、单体（例如类黄酮）和简单酚类（例如酚酸）。根据“酶锁”理论，首先，植物生产多酚已有数亿年的历史，因此在经常暴露于多酚的微生物群落中，可能已经进化出多种利用、抗性和耐受性机制。其次，假设在严格的环境条件下，单一类型的酶可以转化多种化合物，这与酶在环境、化合物甚至立体化学水平上的特异性形成了对比。事实上，在各生态系统（如人类肠道）的生化研究中已经发现了多种非PO微生物酶，这些酶可以降解多种多酚，包括缺氧条件下的多酚。因此，对于生态环境中多酚物质的功能检测也成为碳元素循环研究关注的热点。
图 植物多酚类型
凌恩通过整合现有KEGG数据库和最新文献，汇总了多酚代谢数据库，全面升级宏基因组分析流程！挖掘微生物多酚代谢相关代谢基因，深入理解全球生物地球化学循环！
本次更新的多酚代谢数据库包含了六个大类共251个基因，覆盖全面的多酚物质代谢通路。
| Family | Subfamily |
| Flavonoids | Flavanones |
| Flavones | |
| Flavonols | |
| Isoflavonoids | |
| Lignans | Lignans |
| Stilbenes | Stilbenes |
| Non-Specific | Non-Specific |
| Other polyphenols | Phenyl-propenes |
| Curcuminoids | |
| Other_polyphenols | |
| Phenolic acids | Phenolic Polymers |
| Phenyl propanoic Acids | |
| Phenylacetic Acids | |
| Hydroxybenzoic Acids |
图1 多酚代谢数据库化合物代谢通路图（蓝色箭头表示Oxic，红色表示Anoxic，紫色both）
经典文案系列
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标题：微生物多酚代谢是融化多年冻土碳循环的一部分
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期刊：Nature Microbiology
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影响因子：20.5
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DOI：10.1038/s41564-024-01691-0
随着全球气温的上升，多年冻土中的碳储量很容易受到微生物降解的影响。酶锁理论指出，由于酚氧化酶活性降低，多酚应该在饱和泥炭地中积累，从而抑制常驻微生物并促进碳稳定。在北极Stordalen Mire泥炭地中（一个典型的北极泥炭地），在这个地点，自然融化创造了三个不同的栖息地，从干燥、完整的多年冻土泥炭丘palsa，到地下水位波动的、部分融化沼泽bog，再到完全融化和饱和的沼泽fen。为了追踪这一融化梯度上的微生物多酚代谢，我们于2016年7月从palsa、bog和fen采集的泥炭地岩芯中获得了配对的基因组解析的元转录组、代谢物和地球化学数据。利用这一数据集我们证实了酚氧化酶表达与饱和度之间的负相关关系，但未能支持酶锁预测的其它趋势。
为了确定替代多酚去除策略，我们构建了CAMPER，这是一种利用微生物生态系统中收集的多酚酶知识的基因注释工具。将CAMPER应用于基因组解析的元转录组，我们鉴定了不同微生物谱系在一系列氧化还原条件下表达的多种多酚活性酶的基因。总体而言，微生物群落对多酚表现出梯度反应，从潜在的抑制到刺激。这改变了多酚在饱和状态下稳定碳的范式，并强调了同时考虑有氧和缺氧多酚代谢的必要性，以了解不断变化的生态系统中的碳循环。
图2 酶锁理论研究方法
图3 Stordalen Mire泥炭地中表达的多酚转化相关基因
图4 Stordalen Mire泥炭地MAGs中编码和表达的多酚转化潜力
参考文献
Microbial polyphenol metabolism is part of the thawing permafrost carbon cycle. Nature Microbiology, 2024.
