虎耳金硒蛋白（虎耳金硒蛋白眼药水）

微生物在硒的地球化学循环中发挥着重要作用，在硒生物强化和环境污染修复方面具有广阔的应用前景。自然界中的许多微生物（细菌、真菌、古细菌等）都具有转化亚硒酸钠的能力，其中一些菌株具有耐受高浓度硒离子的能力，能够将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒或有机态的硒。

硒在微生物中的吸收转运机制，有关酵母的研究最早。2004 年，肖竞等报道将啤酒酵母在含有亚硒酸钠的培养基中培养，结果表明 51%的微量元素硒与酵母细胞壁的大分子组分紧密结合，45%与细胞液中的肽、氨基酸结合，其余少部分则与可溶性蛋白质结合，通过这一生物转化过程，无机态硒被转变为有机态，不但提高了硒的生物利用率（一般可达 37%），而且还降低了硒的生物毒性，但是，当时就亚硒酸钠在酵母中的吸收转运过程并不清楚。2010 年， Lazard等发现，在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，亚硒酸钠转运依赖于生长介质中的磷酸盐浓度，当培养基中含有低浓度的磷酸盐时，高亲和力的磷酸盐转运体 Pho84p 是细胞亚硒酸钠吸收过程的主要参与者，高浓度磷酸盐条件下，参与转运的是低亲和力的磷酸盐转运体 Pho87p、Pho90p 和 Pho91p。

几乎在同一时期，McDermott 等通过在酵母中过量表达基因Jen1p 可以有效促进酵母（S. cerevisiae）中的亚硒酸钠累积，对基因 Jen1p 进行消除以后得到的突变菌株对亚硒酸钠积累能力显著下降，此结果说明酵母细胞中除磷酸盐转运体以外，一种质子耦合的单羧酸转运体 Jen1p 也参与了亚硒酸盐的 转 运。之后，Mapelli 等[55]发现亚硒酸钠作为硒源时，发酵过程中酵母细胞对硒的吸收、硒的胞内代谢很大程度上受硫源的影响。

硒在细菌中的吸收转运机制也一直是人们关注的热点之一。20 世纪 90 年代初， Sirko 等[56] 在大肠杆菌（Escherichia coli）中发现，硒酸盐可通过硫酸盐ABC 转运通透酶系统（CysAWTP）进入细胞，但对于亚硒酸盐是如何进入细胞的并不清楚。随后 Turner等[57]的研究表明，亚硒酸盐可以通过硫酸盐通透酶转运系统进入细胞，但硫酸盐通透酶不是亚硒酸盐进入细胞的唯一通道，因为抑制硫酸盐通透酶的表达，并不会完全抑制亚硒酸盐吸收。

进入 21 世纪，人们又陆续在大肠杆菌（E. coli） 、类球红细菌（Rhodobactersphaeroides）、耐金属亲铜菌（Cupriavidus metallidu－rans）中分别发现了和亚硒酸盐转运相关的转运蛋白gutS、SmoK、DedA 以及和硒酸盐转运相关的转运蛋白 YbaT，其中大肠杆菌中发现的 gutS 可能在转运Se（Ⅵ）和 Se（Ⅳ）至细胞内的过程中都起到了重要的作用。

微生物对硒的转运机制已日趋明晰，有关硒在微生物体内生物转化的研究工作也已取得相应的进展，研究重点包括了微生物对硒的还原、甲基化等。Silvia 等[62]发现在细菌中，细胞周质中的亚硒酸根离子可通过低分子硫醇或者硫氧还原蛋白的作用转化成纳米硒颗粒，当细胞膜溶解后，胞内纳米硒（Se0） 被释放到胞外，同时胞内的多肽类物质（Pep－tides）及其他携带有 硫 醇 基 团 类 物 质（LMW thi－ols）也被释放到体外与亚硒酸盐直接反应生成纳米硒 。但是， Kieliszek 等[63]的研究结果却表明，在酵母细胞中，硒的还原终产物并不是单质硒，SeO2- 4 首先在 ATP-硫酸化酶（ATP sulfurylase）催化下转化为APSe， 接 着 APSe 在相应的激酶作用下转化为PAPSe，PAPSe 再经过对应还原酶作用被还原为 SeO2- 3，SeO 2- 3 在硫酸盐还原酶作用下转化为终产物硒化氢（H2Se）。由此可见， 不同种类的微生物还原硒的规律存在一定的差异，这可能与不同酶的作用机制有关。

Lai 等[64]通过微生物群落生物膜转化硒酸盐，结果发现以甲烷为电子供体时，培养液中的硒酸钠可以被还原为硒单质。与 Lai 的结果相反，Abdurrahman[50]分别利用纯菌株荚膜甲基球菌（Methylococcus capsulatus）或甲基弯曲菌（Methylosinus trichosporium）转化硒酸盐时，并未发现有红色单质硒生成，推测 Lai 的结果可能与不同菌株协同作用有内在联系，但是，单独用荚膜甲基球菌或甲基弯曲菌转化亚硒酸盐，不仅会有单质硒产生而且还有挥发性甲基硒产生。

目前，关于硒酸盐还原为亚硒酸盐的机制已研究得较为透彻[65]，硒酸盐的还原通过可溶性的周质硒酸盐还原酶（Ser ABC）、硝酸盐还原酶的参与或者是异化硫还原途径实现[66]。其还原为亚硒酸盐的过程为异化过程，需要钼离子结合蛋白参与，该过程由硒酸盐还原酶复合体完成。但是，亚硒酸盐还原为单质硒的机制仍未阐明，其可能的假设有：

（1）还原酶参与的亚硒酸盐还原反应：亚硝酸盐还原酶、硝酸盐还原酶、氢化酶、砷酸盐还原酶等多种酶可催化亚硒酸盐还原为单质硒，但在沙雷氏菌（Shewanella oneidensis）菌株 MR-1 中，富马酸还原酶（FccA）对亚硒酸盐的还原影响最大，其主要依靠中心细胞色素 C（CymA）的调控，而其他酶如硝酸还原酶、Mtr 半胱氨酸簇蛋白酶等在还原过程中几乎不起作用[67]；

（2） 硫化物介导的反应：脱硫微菌（Desul－fomicrobium norvegicum）通过硫酸盐还原途径首先将硫酸盐还原为硫化物（S2-） ，并释放到胞外，当环境中存在 SeO2- 3 时，S2-便与 SeO2- 3 反应，生成硒-硫颗粒，黏附于细胞表面；

（3）谷胱甘肽（GSH）介导的反应：亚硒酸盐进入细菌后会与谷胱甘肽反应生成含硒二谷胱甘肽（GS-Se-SG），GS-Se-SG 在谷胱甘肽还原酶的作用下生成谷胱甘肽硒化物（GS-Se-） ，而 GS-Se-并不稳定，会继续与氢离子反应产生较稳定的红色单质硒（Se0）。至今，这种方式被广泛认为是生物还原亚硒酸盐的主要模式。