焦磷酸肌醇調控真核生物糖酵解新機制

[本刊訊] 北京化工大學牽頭的國際研究團隊發現真核生物酵母細胞中焦磷酸肌醇參與調控糖酵解和呼吸的新機制，揭示酵母在能量短缺時代謝的可塑性，并提高了雜交型糖酵解酵母作為新型細胞工廠底盤的應用前景，還有助于挖掘癌癥治療潛在靶點。相關成果于2023年2月8日發表在《細胞》（CELL）雜志上。

糖酵解是機體中葡萄糖（或糖原）在無氧狀況下，由一系列酶所催化后分解成丙酮酸的復雜過程（與酒精發酵有相似之處）。雖然與葡萄糖在有氧呼吸時完全氧化成水和CO2相比，糖酵解釋放能量較少，但它是最古老且最基本的細胞代謝方式之一。

在原核生物（支原體、立克次體、細菌和藍細菌等單細胞生物）中，葡萄糖分解代謝有恩布登—邁耶霍夫—帕納斯途徑（Embden-MeyerhofParnas pathway， EMP途徑）、恩特納—杜多羅夫途徑（Entner-Doudoroff pathway）、磷酸轉酮酶途徑（PK途徑）、雙歧桿菌支路等途徑。真核生物（包括酵母、原蟲、真菌等單細胞生物，以及植物和動物等多細胞生物）雖然保留了糖酵解方式，迄今卻只發現EMP途徑是其唯一的途徑。同時，已有研究發現在腫瘤細胞中糖酵解會增強，因此研究真核生物的糖酵解方式具有重要意義。

鑒于已有研究在原核生物（大腸桿菌）中人為構建了非氧化型糖酵解途徑，實現了糖酵解途徑替換，該國際研究團隊努力探索真核生物中的糖酵解途徑替換的可能性。他們以酵母（單細胞的真核生物）為研究對象，通過實驗阻斷EMP途徑，同時引入PK途徑的組分，成功構建出雜交糖酵解酵母，并從其細胞中鑒定出一種新的控制糖酵解與呼吸活動平衡的肌醇焦磷酸酶，它可解除葡萄糖引發的呼吸抑制。此外，利用該雜交酵母還取得迄今為止在搖瓶發酵條件生產脂肪酸的最高產量，以及釀酒酵母生產游離脂肪酸的最高底物得率。

（唐 炯）