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      焦磷酸肌醇調(diào)控真核生物糖酵解新機制

      2023-05-30 08:57:46
      科學(xué) 2023年2期
      關(guān)鍵詞:單細(xì)胞真核糖酵解

      [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)

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