合成生物催化剂 摘译自https://www.nature.com/articles/d41586-019-02288-y

新陈代谢对所有活细胞至关重要:它提供生长所需的能量和分子基础。一些代谢途径保护细胞免受不同类型的压力,包括由细胞内其它代谢过程或外部因素引起的氧化应激。英国剑桥大学Olin-Sandoval等人发现酵母细胞可以重新规划它们的新陈代谢,使它们能够更好地处理由活性氧(ROS)积累所引起的氧化应激。

在酵母细胞中,活性氧(ROS)和分子氧(O2)与成对的谷胱甘肽(GSH)发生化学反应,ROSO2被还原,GSH被氧化为由硫桥连接形成的谷胱甘肽二硫(GSSG)。酶辅因子NADPH是补充细胞中谷胱甘肽的必需分子,也是从天冬氨酸多步反应合成赖氨酸所必需的。酵母细胞在压力胁迫下可以从胞外获取大量赖氨酸。酶Spe1将赖氨酸转化为多胺尸胺,由输出蛋白Tpo1从细胞转运到胞外。酵母细胞中赖氨酸水平的增加可能会引发抑制赖氨酸合成的反馈机制,因而减少NADPH用于合成赖氨酸的使用,释放了NADPH在处理积累的ROS方面的作用(如图1)。

酵母细胞重新规划新陈代谢以减少压力的示意图

瑞典查尔姆斯理工大学教授Jens Nielsen对该项工作进行了评价:该发现提供一个很好的证据,说明了明显无关的代谢途径是如何相互作用的。此外,它们还说明一个看似简单的过程,即赖氨酸的摄取和脱羧反应如何驱动重新规划主要的新陈代谢,从而增强细胞产生NADPH的能力。除此之外,这项研究还与将酵母用作细胞工厂有关,因为氧化应激是这些细胞工厂在许多生产过程中存在的主要问题。该研究结果表明,在酵母细胞培养基中添加赖氨酸可以帮助细胞克服这种压力,提高各种有价值化学品的生产效率。

(孔杨杨 摘译)


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