PNAS：华东理工叶邦策在微生物营养调控机制研究中获进展
日前，由华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室教授叶邦策团队完成一项研究，发表于《美国科学院院报》，揭示了氮代谢调控蛋白GlnR是放线菌多糖转运及利用系统的重要调控因子。
据介绍，微生物对营养物质的利用具有偏好性，当培养基中存在多种碳源时，微生物会选择先利用易于分解的碳源物质，然后再利用其他碳源。由于在实际产业制造中，微生物的“食物”基本都是生物质降解形成的混合糖类，这种依次利用的代谢产物阻遏效应(CCR)就严重阻碍了生物质多糖的高效利用，由此也形成了阻碍生产效率提升的瓶颈。
“要打破CCR效应，纠正微生物的偏食陋习，就要从系统层次揭示它的作用机制，通过基因工程手段，把生物质来源的六碳糖和五碳糖的顺序利用改变为同时利用，这样就可以提高生物质的转化及利用效率，这也是当前生物制造的重要研究课题之一。”叶邦策表示。
该成果以放线菌为研究对象，对其摄取和利用多种营养物质(氮源、碳源及磷源)的调控机制进行研究，通过构建新型生物传感器，在线监测微生物细胞内的代谢状态，建立了碳、氮、磷交叉调控网络，首次揭示了氮代谢调控蛋白GlnR是放线菌多糖转运及利用系统的重要调控因子。专家认为，由于放线菌在生物制造中应用极为广泛，此发现有望大幅度提高相关生物制造产业的效率。
原文摘要：Actinomycetes abundantly GENErate beneficial metabolic products. The efficient coutilization of heterogeneous carbon sources remains a major technical challenge for the industrial-scale production of drugs, chemicals, materials, and fuels by actinomycetes. Here, we present insights into the regulatory mechanisms of uptake and utilization of multiple carbohydrates in actinomycetes. GlnR (central regulator of nitrogen metabolism) was shown to regulate the control of ATP-binding cassette transport systems for secondary, non-phosphotransferase-system carbon sources. By integrating nitrogen signals to modulate the uptake and utilization of multiple carbon sources, GlnR mediates the interplay between nitrogen and carbon metabolism. These findings highlight the potential of actinomycetes in carbon utilization (especially cofermentation of biomass-derived sugars) for biorefinery applications. To our knowledge, our data represent the first systematic description of GlnR-mediated regulation of carbohydrate metabolism in actinomycetes.
DOI： 10.1073/PNAS.1508465112
作者：阳光森林
