Ovothiols are sulfur-containing amino acids synthesized by marine invertebrates, protozoans, and bacteria. They act as pleiotropic molecules in signaling and protection against oxidative stress. The discovery of ovothiol biosynthetic enzymes, sulfoxide synthase OvoA and β-lyase OvoB, paves the way for a systematic investigation of ovothiol distribution and molecular diversification in nature. In this work, we conducted genomic and metagenomics data mining to investigate the distribution and diversification of ovothiol biosynthetic enzymes in Bacteria. We identified the bacteria endowed with this secondary metabolic pathway, described their taxonomy, habitat and biotic interactions in order to provide insight into their adaptation to specific environments. We report that OvoA and OvoB are mostly encountered in marine aerobic Proteobacteria, some of them establishing symbiotic or parasitic relationships with other organisms. We identified a horizontal gene transfer event of OvoB from Bacteroidetes living in symbiosis with Hydrozoa. Our search within the Ocean Gene Atlas revealed the occurrence of ovothiol biosynthetic genes in Proteobacteria living in a wide range of pelagic and highly oxygenated environments. Finally, we tracked the evolutionary history of ovothiol biosynthesis from marine bacteria to unicellular eukaryotes and metazoans. Our analysis provides new conceptual elements to unravel the evolutionary and ecological significance of ovothiol biosynthesis.

中文翻译：

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海洋环境的代谢适应：细菌中卵硫醇生物合成的分子多样性和进化

卵硫醇是由海洋无脊椎动物、原生动物和细菌合成的含硫氨基酸。它们在信号传导和防止氧化应激方面充当多效性分子。卵硫醇生物合成酶、亚砜合酶 OvoA 和 β-裂合酶 OvoB 的发现，为系统研究卵硫醇在自然界中的分布和分子多样化铺平了道路。在这项工作中，我们进行了基因组和宏基因组学数据挖掘，以研究细菌中卵硫醇生物合成酶的分布和多样化。我们鉴定了具有这种次级代谢途径的细菌，描述了它们的分类、栖息地和生物相互作用，以便深入了解它们对特定环境的适应。我们报告 OvoA 和 OvoB 主要在海洋需氧变形菌中遇到，其中一些与其他生物建立共生或寄生关系。我们从与Hydrozoa 共生的拟杆菌中鉴定出OvoB 的水平基因转移事件。我们在海洋基因图谱中的搜索揭示了在生活在广泛的远洋和高氧环境中的变形菌中存在卵硫醇生物合成基因。最后，我们追踪了从海洋细菌到单细胞真核生物和后生动物的卵硫醇生物合成的进化历史。我们的分析为揭示卵硫醇生物合成的进化和生态意义提供了新的概念元素。我们在海洋基因图谱中的搜索揭示了在生活在广泛的远洋和高氧环境中的变形菌中存在卵硫醇生物合成基因。最后，我们追踪了从海洋细菌到单细胞真核生物和后生动物的卵硫醇生物合成的进化历史。我们的分析为揭示卵硫醇生物合成的进化和生态意义提供了新的概念元素。我们在海洋基因图谱中的搜索揭示了在生活在广泛的远洋和高氧环境中的变形菌中存在卵硫醇生物合成基因。最后，我们追踪了从海洋细菌到单细胞真核生物和后生动物的卵硫醇生物合成的进化历史。我们的分析为揭示卵硫醇生物合成的进化和生态意义提供了新的概念元素。