合成生物催化剂 摘译自https://www.nature.com/articles/s41467-019-11331-5

在自然环境中,细菌经常暴露在营养物质不断变化的环境中。为了确保生长和生存,细菌不断地感知代谢变化,并迅速适应营养物质的出现或消耗。但是,微生物如何动态地协调营养物质的吸收和同时利用仍然是一个悬而未决的问题。在726日发表在《Nature Communications》的“Regulatory mechanisms underlying coordination of amino acid and glucose catabolism in Escherichia coli揭示了大肠杆菌中葡萄糖和氨基酸分解代谢的时间协调性。

在此研究中,研究者开发了一种基于约束的建模方法,该方法利用非目标胞外代谢组学数据来解释动态营养环境中的自适应决策过程。研究者研究了在复杂培养基中大肠杆菌批量生长过程中对不断变化的营养条件的代谢适应。意外地发现,基于模型的时间解析胞外代谢组数据分析表明,大肠杆菌生长最快时氨基酸的优先被分解代谢,从而减少了葡萄糖的摄取,增加了醋酸盐的溢出。另研究发现,细胞内高水平的氨基酸降解代谢物丙酮酸和草酰乙酸可直接抑制磷酸转移酶系统(PTS),并揭示了它们在调节选择性碳源摄取和分解代谢决策中的功能作用。

总的来说,基于约束的代谢组动力学模型揭示了葡萄糖和氨基酸分解代谢的时间协调性,在此过程中,低成本氨基酸降解为草酰乙酸和丙酮酸,可导致葡萄糖摄取减少和乙酸酯分泌增加。此研究提出的方法扩展了通量平衡分析的可能应用范围,来解释自然栖息地和各种生物体的代谢适应机制。

Figure. Exo-metabolome profiling.

(杨萍 摘译)


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