焦磷酸肌醇調(diào)控真核生物糖酵解新機制

[本刊訊] 北京化工大學(xué)牽頭的國際研究團隊發(fā)現(xiàn)真核生物酵母細(xì)胞中焦磷酸肌醇參與調(diào)控糖酵解和呼吸的新機制，揭示酵母在能量短缺時代謝的可塑性，并提高了雜交型糖酵解酵母作為新型細(xì)胞工廠底盤的應(yīng)用前景，還有助于挖掘癌癥治療潛在靶點。相關(guān)成果于2023年2月8日發(fā)表在《細(xì)胞》（CELL）雜志上。

糖酵解是機體中葡萄糖（或糖原）在無氧狀況下，由一系列酶所催化后分解成丙酮酸的復(fù)雜過程（與酒精發(fā)酵有相似之處）。雖然與葡萄糖在有氧呼吸時完全氧化成水和CO2相比，糖酵解釋放能量較少，但它是最古老且最基本的細(xì)胞代謝方式之一。

在原核生物（支原體、立克次體、細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌等單細(xì)胞生物）中，葡萄糖分解代謝有恩布登—邁耶霍夫—帕納斯途徑（Embden-MeyerhofParnas pathway， EMP途徑）、恩特納—杜多羅夫途徑（Entner-Doudoroff pathway）、磷酸轉(zhuǎn)酮酶途徑（PK途徑）、雙歧桿菌支路等途徑。真核生物（包括酵母、原蟲、真菌等單細(xì)胞生物，以及植物和動物等多細(xì)胞生物）雖然保留了糖酵解方式，迄今卻只發(fā)現(xiàn)EMP途徑是其唯一的途徑。同時，已有研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞中糖酵解會增強，因此研究真核生物的糖酵解方式具有重要意義。

鑒于已有研究在原核生物（大腸桿菌）中人為構(gòu)建了非氧化型糖酵解途徑，實現(xiàn)了糖酵解途徑替換，該國際研究團隊努力探索真核生物中的糖酵解途徑替換的可能性。他們以酵母（單細(xì)胞的真核生物）為研究對象，通過實驗阻斷EMP途徑，同時引入PK途徑的組分，成功構(gòu)建出雜交糖酵解酵母，并從其細(xì)胞中鑒定出一種新的控制糖酵解與呼吸活動平衡的肌醇焦磷酸酶，它可解除葡萄糖引發(fā)的呼吸抑制。此外，利用該雜交酵母還取得迄今為止在搖瓶發(fā)酵條件生產(chǎn)脂肪酸的最高產(chǎn)量，以及釀酒酵母生產(chǎn)游離脂肪酸的最高底物得率。

（唐 炯）