雖然許多原核生物都有糖酵解的替代品，但它被認為是真核生物中唯一產生能量的葡萄糖分解代謝途徑。
2023年2月8日，北京化工大學Jens Nielsen與劉子鶴共同通訊在Cell 在線發表題為”Flux regulation through glycolysis and respiration is balanced by inositol pyrophosphates in yeast“的研究論文，該研究成功地創造了一種混合糖酵解酵母。隨后，該研究發現了一種由OCA5編碼的肌醇焦磷酸酶，它可以通過調節5-二磷酸肌醇1,2,3,4,6-五磷酸(5-InsP7)水平來調節糖酵解和呼吸。
5-InsP7水平可調節糖酵解和呼吸相關基因的表達，是一種能夠感知ATP水平并調節中樞碳代謝的全局機制。在過量葡萄糖條件下，混合糖酵解酵母生長不產生乙醇，可產生2.68 g/L的游離脂肪酸，是工程釀酒酵母中產量最高的。本研究證實了混合糖酵解酵母的意義，并確定了Oca5作為肌醇焦磷酸酶控制糖酵解和呼吸之間的平衡，這可能有助于闡明肌醇焦磷酸酶在調節真核代謝中的作用。
另外，2023年2月6日，加州大學舊金山分校Joseph Bondy-Denomy及北京化工大學馮越共同通訊在Cell 在線發表題為“Bacteriophages inhibit and evade cGAS-like immune function in bacteria”的研究論文，該研究在銅綠假單胞菌中發現了一種內源性cGAS樣酶，在噬菌體感染期間產生3 '，3 ' -cGAMP，向磷脂酶效應物發出信號，并限制噬菌體復制。作為回應，噬菌體表達一種抗CBASS蛋白(“Acb2”)，該蛋白與三個3 '，3 ' -cGAMP分子形成六聚體，并降低磷脂酶活性。Acb2還與其他細菌cGAS類酶(3'，3'-cUU/UA/UG/AA)和哺乳動物cGAS (2 '，3' -cGAMP)產生的分子結合，表明對基于cGAS的免疫有廣泛的抑制作用。Acb2缺失后，CBASS會阻斷噬菌體的復制和溶原誘導，但罕見的噬菌體會通過主要的衣殼基因突變逃避CBASS。總之，該研究證明了內源性CBASS的抗噬菌體功能和CBASS抑制和逃避的策略
糖酵解是細胞中最古老、最基本的代謝途徑之一。在原核生物中，葡萄糖分解代謝的分化進化已被檢測到，57%的原核生物利用Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)途徑。其余的原核生物利用Entner-Doudoroff (ED)途徑(約27%)，磷酸酮酶(PK)途徑和雙歧桿菌分流。在真核生物中，在使用EMP途徑分解葡萄糖的過程中發生了趨同進化。EMP途徑的嫁接已經在原核生物中完成。
在大腸桿菌中，利用自適應實驗室進化構建并優化了非氧化糖酵解。此外，對酶活性的混雜性進行了分析，以確定這種非氧化糖酵解途徑中的通量分布。大腸桿菌同時存在ED和EMP途徑，而幾乎所有真核生物都只依賴糖酵解來利用葡萄糖，沒有共存的替代途徑。許多真核生物已經進化到能夠產生非常高的糖酵解通量，從而主要通過有氧發酵產生能量(有些甚至是唯一的能量來源)。這就引出了一個基本問題：釀酒酵母中的EMP通路能否被破壞并與其他通路嫁接?如果是這樣，細胞代謝如何適應這種脅迫仍不清楚。
中樞碳代謝的本質是通過糖酵解和呼吸過程來平衡通量，從而為細胞提供合成代謝所需的能量、輔助因子和必要的前體代謝產物。與許多其他真核生物類似，酵母已經進化出幾個關鍵的調節途徑來控制代謝過程，如5 ' AMP活化蛋白激酶(AMPK)，它作為一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶來感知細胞AMP/ATP比值；雷帕霉素(TOR)激酶的靶點，它控制氮代謝和蛋白質生物合成，從而控制細胞生長；以及5-二磷酸肌醇1,2,3,4,6-五磷酸(5-InsP7)，可感知ATP濃度，因此可視為細胞的“能量傳感器”，參與呼吸和糖酵解的調節。
盡管我們對真核生物能量代謝的理解取得了重大進展，但細胞通過糖酵解和呼吸對環境條件作出反應來調節通量的潛在機制仍不清楚。例如，目前尚不清楚酵母在發酵和呼吸之間的過渡是如何實現的。因此，將EMP通路與替代通路嫁接，可能會干擾這些調控因子，從而對細胞調控中樞碳代謝的機制有更深入的了解。
在本研究中報道了混合糖酵解酵母的可變性，并確定Oca5是一種肌醇焦磷酸酶，可以將“能量傳感器”5-InsP7降解為肌醇六磷酸(InsP6)，然后通過Gcr1焦磷酸化和Mig1/Hap4信號通路通過糖酵解和呼吸調節通量。該研究進一步證明了混合糖酵解酵母在游離脂肪酸(FFAs)生產中的效用，并使用工程菌株實現了迄今為止報道的最高滴度。本研究的結果為酵母如何通過調節不同轉錄因子(TF)的代謝可塑性在能量短缺脅迫下生存提供了新的思路。
北京化工大學軟物質科學與工程高精尖創新中心客座教授Jens Nielsen教授和生命科學與技術學院劉子鶴教授為該文共同通訊作者，生命科學與技術學院譚天偉教授參與該研究工作。北京化工大學秦寧博士為第一作者，北京化工大學為第一完成單位。中國科學院天津工業生物技術研究所夏建業研究員為代謝通量的測定提供了大力支持。本研究工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委及北京化工大學中央高校基本科研業務費的大力資助。
參考消息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00044-2#%20
文｜《中國科學報》記者李思輝實習生何睿她是一位知名三甲醫院的科室主任：不僅負責科室的管理工作，而且每周4個半天坐診，每年主刀800多臺手術；她是院士師門的“大師姐”：繁忙的臨床工作之余，做研究、帶學生......
Fanzor(Fz)是一種廣泛存在于真核生物結構域的ωRNA引導內切酶，具有獨特的基因編輯潛力。2024年8月28日，麻省理工學院/博德研究所張鋒團隊在Cell在線發表題為“Structuralins......
葉綠體蛋白在ATP酶馬達的驅動下，通過葉綠體外膜(TOC)轉座子和葉綠體內膜(TIC)超復合體的轉座子導入。Ycf2-FtsHi復合體已被確定為葉綠體進口馬達。然而，其在前蛋白轉運過程中與TIC復合物......
文| 《中國科學報》記者李思輝實習生畢若雪“2021年暑假的一個凌晨，我突然靈機一動，思考了很久的一個模型突然清晰起來。我立即從床上蹦起來，花了5分鐘，在紙上把它清楚地畫了出來！”說起最近發......
“一稿多投”一直被認為是不端的行為，但這個“規矩”是在紙質時代信息溝通不暢的情況下制定的，近年來廣大作者呼吁取消這一觀念的聲音已振聾發聵！讓人欣喜的是，截止目前，已經有兩大國際知名出版社響應了這一呼吁......
2024年4月23日，北京理工大學生命學院肖振宇副教授、中國科學院動物研究所王紅梅、于樂謙、郭靖濤研究員、中國農業大學魏育蕾教授、鄭州大學第一附屬醫院何南南助理研究員在國際學術期刊Cell發表文章《3......
2019年10月3日，加州大學圣地亞哥分校BrendaL.Bloodgood團隊（G.StefanoBrigidi為第一作者）在Cell在線發表題為“GenomicDecodingofNeuronal......
美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院科研人員發現，螞蟻的血腦屏障在控制其行為方面起著積極的作用。血腦屏障可以調節螞蟻大腦中的激素水平，從而影響他們在蟻群中的行為。相關研究成果發表在《Cell》雜志上。研究......
RNA引導系統利用引導RNA和靶核酸序列之間的互補性來識別遺傳元件，在原核生物和真核生物的生物過程中都起著核心作用。例如，原核CRISPR-Cas系統為細菌和古細菌提供了對外來遺傳因子的適應性免疫。C......
大約700萬年前，人類從我們最接近的動物親戚黑猩猩那里分離出來，在進化樹上形成了我們自己的分支。在此后的時間里---從進化的角度看是短暫的---我們的祖先進化出了使我們成為人類的性狀，包括比黑猩猩大得......