硫代硫酸盐是一种重要的无机含硫化合物,所含两个硫原子的化合价均位于硫的中间价态（0价和+4价）,因此许多微生物能够以其为电子供体或电子受体来获取细胞生长所需的能量。奥奈达希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）是一类兼性厌氧的革兰氏阴性菌,归属于γ-变形菌纲,因具有强大的呼吸多样性而受到广泛关注,是研究细菌呼吸的模式菌株。在无氧条件下,S.oneidensis能够还原硫代硫酸盐或单质硫生成硫化氢（H2S）,但尚未有研究表明其能够氧化硫代硫酸盐。本论文针对这一空白,围绕S.oneidensis的硫代硫酸盐氧化特性展开了研究。S.oneidensis的呼吸多样性主要归功于其富含的多种细胞色素c蛋白,它们分布于内膜、周质和外膜中,构成复杂的电子传递网络。已知的硫代硫酸盐氧化体系中,包括Sox和S4I系统,多个关键酶也是细胞色素c蛋白。基于此,本研究首先以已知的硫代硫酸盐氧化酶系为目标蛋白,利用BLASTp检索S.oneidensis蛋白组寻找相关系统的同源蛋白。结果显示该菌缺乏与典型Sox酶系同源的蛋白,但拥有与S4I途径中关键硫代硫酸盐脱氢酶同源的蛋白SO＿4047和SO＿4048,二者均为周质中的二血红素细胞色素c蛋白。经氨基酸序列比对和三维结构预测,SO＿4047和SO＿4048分别与光合紫硫菌Marichromatium purpuratum中已知硫代硫酸盐脱氢酶Mp Tsd的C端和N端区域同源,总体氨基酸相似度为39%,关键活性位点高度保守。基因敲除突变和回补实验确定了SO＿4047和SO＿4048在胞内具有氧化硫代硫酸盐的功能活性,并且是S.oneidensis中唯一的硫代硫酸盐氧化酶系。基于此,SO＿4047和SO＿4048被分别命名为Tsd A和Tsd B,分别为直接与底物结合的硫代硫酸盐脱氢酶和与之配套的电子接收亚基。S.oneidensis对硫代硫酸盐的异化还原依赖于Psr ABC蛋白复合体,催化硫代硫酸盐还原为H2S并产生亚硫酸盐。本研究发现,有氧条件下S.oneidensis优先氧化而不是还原硫代硫酸盐,只有当Tsd系统缺失时,一小部分的硫代硫酸盐才可以得到还原。通过测定启动子活性发现,有氧条件下psr的启动子活性远低于tsd,同时低于其在无氧条件下的活性。因此,有氧条件下psr的低转录水平可能是硫代硫酸盐优先被氧化的原因之一。此外,本研究意外发现硫代硫酸盐的氧化会引起S.oneidensis总体细胞色素c含量降低,进一步研究确定这与胞内c AMP水平降低相关。在S.oneidensis中,全局调控因子c AMP-Crp直接调控大量细胞色素c蛋白基因的表达,低水平c AMP会导致c AMP-Crp活性下降,进而影响这些细胞色素c蛋白的正常表达。S.oneidensis基因组编码两种具有功能活性的末端氧化酶:血红素-铜氧化酶（HCO）细胞色素cbb3和醌醇氧化酶细胞色素bd。M.purpuratum氧化硫代硫酸盐获取的电子被认为最终传递给其细胞色素cbb3氧化酶辅助有氧呼吸,而本研究发现细胞色素cbb3和细胞色素bd都不是S.oneidensis中Tsd系统的主要直接电子受体。此外,S.oneidensis细胞氧化消耗硫代硫酸盐时,支撑细胞生长的末端氧化酶是细胞色素bd。最后,本研究通过基因组学和系统发育进化分析发现,虽然单独具备硫代硫酸盐还原酶或氧化酶系的细菌种类繁多,但类似S.oneidensis同时具有功能性硫代硫酸盐还原酶和脱氢酶的细菌种类却十分有限,这也是本研究另一重要发现。综上所述,本研究通过聚焦S.oneidensis对硫代硫酸盐的异化代谢,阐明了其周质中两种新颖细胞色素c蛋白的生理功能,揭示了其硫代硫酸盐氧化特性和相关分子机制,填补了该菌在硫代硫酸盐氧化领域的研究空白。