近日，南方科技大学海洋科学与工程系讲席教授张传伦团队与合作者在学术期刊 Nature Communications 在线发表了题为“A comprehensive database for high-throughput identification of archaeal lipids using high-resolution mass spectrometry”的研究论文。该研究首次建立了古菌脂质化合物综合数据库 ArchLips，实现了古菌脂质结构的高通量质谱解析，为深入认识古菌脂质多样性及其在全球生态系统中的生态与进化意义提供了重要工具与支撑。

古菌是与细菌、真核生物并列的独特生命分支，也是地球上最早出现的微生物类群之一。其膜脂在结构上与细菌和真核生物的膜脂存在本质差异，是解析古菌生态功能及生物地球化学作用的重要生物标志物。近年来，随着高分辨率质谱驱动的脂质组学技术迅速发展，研究者已能在细胞水平上实现对脂质化合物的精细表征。然而，目前缺乏专门针对古菌脂质的全面数据库，使得古菌脂质化合物的结构鉴定成为研究领域的重要瓶颈问题，很大程度上制约了古菌脂质的大规模、高通量研究。

针对这一瓶颈问题，研究团队在系统挖掘文献报道及现有公共数据库中古菌结构与质谱特征的基础上，结合化学生物信息学工具与经优化的 Lipidblast 模板，构建了一个综合性计算古菌脂质数据库（ArchLips）。该数据库充分考虑到古菌结构的多样性，涵盖219,348个计算生成的古菌脂类化合物分子结构（包括多种同分异构体），构建了199,248个化合物对应的二级质谱数据。

图1 古菌脂质数据库构建流程示意图与数据库组成结构

图2 基于高分辨质谱的古菌脂质化合物分析流程

为验证 ArchLips 的准确性，研究团队将其与已发表文献中的 148 个古菌脂质二级谱图进行比对。结果显示：超过 75.0%的谱图实现了正确匹配；15.5%被注释为同分异构体；9.5%为假阳性或未匹配。此外，将高置信度质谱库与完整质谱库分别与非古菌脂质为主的公共脂质谱数据库进行交叉检索，结果表明，在 GNPS 数据库中的匹配率分别为 0.8%和 6.6%，在 LipidBlast 数据库中的匹配率分别为 0.2%和 0.6%，整体匹配率较低，体现了该数据库对古菌脂类化合物的高度专一性。

通过对古菌纯培养物及环境样品的高分辨率质谱数据进行验证，ArchLips 可实现数百个古菌脂类化合物的自动注释。结合分子网络等分析方法，可进一步实现对样品中古菌脂类化合物的鉴定与结构的全面解析。该数据库将为深入探究古菌脂类化合物的多样性及其在全球生态系统中的生态与进化意义提供重要研究工具。

图3 ArchLips数据库在纯培养古菌脂质鉴定中的应用

图4 ArchLips数据库揭示不同环境样品古菌脂质的组成与多样性

南科大海洋系与海洋高等研究院郑峰峰研究副教授、海洋科学与工程系2021级硕士生姚文勇（现为德国基尔大学在读博士）与2020级硕士生何炜（现为德国弗莱堡大学在读博士）为论文共同第一作者。郑峰峰与张传伦为论文通讯作者。南方科技大学为论文第一单位。参与作者包括海洋科学与工程系2019级硕士生张琬（现为德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心在读博士）、2020级博士生陈华慧、曾芝瑞副教授，荷兰皇家海洋研究所陈雨霏博士、丁粟博士，奥克拉荷马大学刘小雷副教授、西北大学郑艳红教授、中山大学黄立南教授、南科大海洋系访问教授朱元清。该研究得到了国家自然科学基金项目、深圳市海洋古菌地球组学重点实验室、海洋负排放国际大科学计划（ONCE）等基金的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67286-3

供稿：海洋科学与工程系

通讯员：颜莎

主图：丘妍

编辑：曾昱雯