合成生物催化剂   摘译自:

https://www.nature.com/articles/s41589-018-0149-6

大肠杆菌可通过高度进化的代谢系统获得所有的必需代谢物和辅因子。代谢途径的损伤可能会影响细胞的生长和生理状态,但如何绕过受损的代谢途径仍是一个有趣的问题。在近日的一篇文章中,代谢工程大牛加州大学洛杉矶分校James C. Liao实验室的研究人员探究了大肠杆菌对受损的代谢途径的修复。该研究成果Metabolic repair through emergence of new pathways in Escherichia coli20181016发表于Nature Chemical Biology杂志。

在这篇文章中,研究人员使用panD基因(编码天冬氨酸1-脱羧酶)敲除的大肠杆菌菌株,该菌株不能产生辅酶A生物合成所必须的β-丙氨酸,来证明代谢系统可通过广泛地重塑代谢途径及改变现有的酶使其拥有非天然活力来克服途径损伤。研究人员证明缺失了β-丙氨酸后,大肠杆菌至少还可以再生出三条途径来合成β-丙氨酸。

通过定向进化,在获得的β-丙氨酸缺陷型表型回复的菌株中,研究人员发现胞内尿嘧啶代谢发生重塑并被用于形成另一种β-丙氨酸生物合成途径

将此途径敲除后,大肠杆菌又进化出第二种途径合成β-丙氨酸,该途径使用鸟氨酸脱羧酶SpeCgain-of-function的突变来改变其氧化脱羧-脱氨反应的活力和底物特异性。

在这第二条途径也敲除后,大肠杆菌又利用原有的多胺生物合成途径衍生出另一种独立途径来合成β-丙氨酸。

该研究证明了生物系统强大的代谢修复能力和内在的“柔韧性”。

(汪庆卓&刘金乐  摘译)

 


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