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多种真核生物能够在低氧条件下繁衍生息，部分原因在于它们拥有高度改造的线粒体相关细胞器（MRO），这些细胞器通过替代性代谢途径支持ATP生成和辅因子再循环。厌氧生活方式在真核生物演化谱系中多次独立演化，每一次都为理解真核生物如何适应低氧环境提供了独立的研究契机。在此，我们利用单细胞转录组学，重建了PCE SSF的线粒体相关细胞器代谢特征。PCE SSF是一种底栖、以真核生物为食的鞭毛虫，也是新支系12（NC12；根足生物界）中首个经培养获得的代表物种；NC12是一个独立演化出厌氧生活方式的根足生物谱系。PCE SSF具有一种厌氧产氢型线粒体，能够进行氢化酶体型底物水平磷酸化。它还保留了一条几乎完整、但很可能呈分支状的三羧酸途径，不过缺少柠檬酸合酶和苹果酸脱氢酶。柠檬酸合酶的功能可能由通常位于细胞质中的ATP柠檬酸裂解酶替代；此前，只有厌氧的丝足虫类生物Brevimastigomonas motovehiculus曾被报道在此类情境下具有这种酶。然而，与B. motovehiculus不同，PCE SSF在线粒体电子传递链中仅保留复合体II和NuoE/NuoF亚基，且缺少线粒体基因组。综合来看，这些特征表明其线粒体代谢具有非典型性且有所简化，凸显了真核生物厌氧能量代谢在演化过程中形成的多样化解决方案。
ryangawryluk{at}uvic.ca
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摘要
多种真核生物能够在低氧条件下繁盛生存，部分原因在于它们拥有高度特化的线粒体相关细胞器（MRO），可利用替代代谢途径支持 ATP 生成和辅因子再循环。厌氧生活方式在真核生物生命之树中多次独立演化，每一次都为理解真核生物如何适应低氧环境提供了独立的研究机会。在本研究中，我们利用单细胞转录组学重建了 PCE SSF 的 MRO 代谢。PCE SSF 是一种底栖、以真核生物为食的鞭毛虫，也是新支系 12（NC12；根足虫类）的首个培养代表；该支系属于独立演化出的厌氧根足虫类谱系。PCE SSF 拥有一种厌氧产氢线粒体，能够进行氢化酶体型底物水平磷酸化。它还保留了一条近乎完整、但可能呈分支状的三羧酸代谢途径，其中缺少柠檬酸合酶和苹果酸脱氢酶。柠檬酸合酶的功能可能由通常定位于细胞质的 ATP 柠檬酸裂解酶替代；此前，仅在厌氧丝足虫类生物 *Brevimastigomonas motovehiculus* 中有过这种情况的报道。然而，与 *B. motovehiculus* 不同，PCE SSF 在线粒体电子传递链中仅保留复合体 II 以及 NuoE/NuoF 亚基，并且缺少线粒体基因组。综上，这些特征表明其线粒体代谢具有非典型且简化的特征，凸显了真核生物厌氧能量代谢在演化过程中形成的多样化解决方案。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
脚注
https://figshare.com/s/e7a440b7a8d964379a3d
已声明的资助信息
新前沿研究基金——探索项目，NFRFE-2020-01554
自然科学与工程研究委员会，
，RGPIN-2019-04336
欧洲研究委员会，
，101078476
版权
本预印本的版权持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。
本文依据
CC-BY-NC 4.0 国际许可协议
开放使用。
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发布于2026年9月27日。
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一种厌氧真核生物营养型根足类生物中的产氢线粒体
Maggie
Lawton
，
Yana
Eglit
，
Courtney W.
Stairs
，
Ryan M.R.
Gawryluk
bioRxiv
2026.09.23.753574；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.23.753574
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一种厌氧真核生物营养型根足类生物中的产氢线粒体
Maggie
Lawton
，
Yana
Eglit
，
Courtney W.
Stairs
，
Ryan M.R.
Gawryluk
bioRxiv
2026.09.23.753574；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.23.753574
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关键词：厌氧产氢线粒体 · 线粒体相关细胞器 · 厌氧能量代谢 · 单细胞转录组学 · 根足生物 · 真核生物演化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.23.753574v1?rss=1