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过氧化氢是一种宿主来源的活性氧，入侵细菌必须对其进行解毒，才能克服宿主防御。此前有人提出，胞质中过氧化氢酶可将这种过氧化物转化为分子氧，从而使大肠杆菌和沙门氏菌等兼性厌氧菌能够在氧受限生态位中进行呼吸作用。在此，我们通过在脂质体中重构一个由牛源过氧化氢酶和纯化的大肠杆菌醌醇氧化酶组成的最小系统，对这一机制进行了实验检验。我们发现，在厌氧条件下，过氧化氢酶生成的氧能够维持醌醇氧化，并且其快速消耗使环境在实际上保持无氧状态。当将F1FO ATP合酶纳入蛋白脂质体后，该系统可产生驱动ATP合成的质子驱动力，其活性随过氧化氢浓度升高而增强。低过氧化氢浓度下的竞争实验表明，区室化的氧生成提供了决定性优势，因为缺乏过氧化氢酶的脂质体在竞争中明显处于劣势。我们对大肠杆菌的三种末端醌醇氧化酶均进行了检测，并证实它们在体外都能够支持ATP合成，这表明bd-II在体内的参与很可能归因于基因表达调控而非催化限制。综上，我们的数据表明，由宿主来源过氧化物产生的细胞内氧，能够使细菌在整体厌氧且电子受体受限的环境中（如肠道）进行氧化磷酸化，从而为所观察到的适应度优势提供了机制性解释。
过氧化氢的区室化氧生成可实现厌氧氧化磷酸化并赋予适应度优势 | bioRxiv
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过氧化氢的区室化氧生成可实现厌氧氧化磷酸化并赋予适应度优势
Stefan Urs Moning，Yannick Baertschi，Lucia Heger，Jonas Hentschel，Jan Kaegi，Thorsten Friedrich，Christoph von Ballmoos
doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742219
Stefan Urs Moning 1 伯尔尼大学；
Yannick Baertschi 1 伯尔尼大学；
Lucia Heger 2 弗赖堡大学
Jonas Hentschel 2 弗赖堡大学
Jan Kaegi 2 弗赖堡大学
Thorsten Friedrich 2 弗赖堡大学
Christoph von Ballmoos 1 伯尔尼大学；
通讯作者： christoph.vonballmoos{at}unibe.ch
摘要
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摘要
过氧化氢是宿主来源的一种活性氧，入侵细菌必须对其进行解毒，才能克服宿主防御。此前有人提出，细胞质中过氧化氢酶可将这种过氧化物转化为分子氧，从而使大肠杆菌和沙门氏菌等兼性厌氧菌能够在氧受限生态位中进行呼吸。在持有人为作者/资助方，其已授予bioRxiv永久展示该预印本的许可。 本文依据CC-BY-NC 4.0国际许可协议公开提供。
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发布于 2026年8月3日。
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过氧化氢的区室化氧生成可实现厌氧氧化磷酸化并赋予适应度优势
Stefan Urs Moning，Yannick Baertschi，Lucia Heger，Jonas Hentschel，Jan Kaegi，Thorsten Friedrich，Christoph von Ballmoos
bioRxiv 2026.08.01.742219； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742219
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过氧化氢的区室化氧生成可实现厌氧氧化磷酸化并赋予适应度优势
Stefan Urs Moning，Yannick Baertschi，Lucia Heger，Jonas Hentschel，Jan Kaegi，Thorsten Friedrich，Christoph von Ballmoos
bioRxiv 2026.08.01.742219； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742219
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.01.742219v1?rss=1
🏷️ 过氧化氢酶 氧化磷酸化 厌氧呼吸 蛋白脂质体重构 ATP合成 细菌适应性