華東理工大學PNAS發表代謝研究新發現

　　來自華東理工大學的研究人員發現了Sirtuin依賴性的、可逆的谷氨酰胺合成酶賴氨酸乙酰化作用，由此揭示出了放線菌氮代謝中的一個自反饋回路。這項研究工作發布在5月31日的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

　　文章的通訊作者是華東理工大學的葉邦策（Bang-Ce Ye）教授。其主要研究方向包括生物分析及生物傳感，分析生物技術及生物系統工程。近年來在Proc Natl Acad Sci USA, Angew Chem Int Ed, J Am Chem Soc, Anal Chem, Chem Comm, J Biol Chem, Mol Microbiol, Chem Eur J, Biosens & Bioelectron等期刊發表SCI論文100多篇。

　　放線菌（actinomycetes）是一類重要的微生物資源。目前已被廣泛應用于工、農、醫藥、食品、環保等領域。氮供應影響著放線菌的形態發生、抗生素生成和毒力/致病力。紅色糖多孢菌是一種工業上規模化生產紅霉素的放線菌。由于紅霉素及其衍生物的廣泛應用，對紅色糖多孢菌的改造以提高紅霉素產量的研究非常多。

　　在很多菌種的基因組中，都存在著glnR基因，其編碼的蛋白GlnR是一種轉錄調控因子。 現在，普遍認為轉錄調控因子GlnR在氮代謝的調控中扮演重要角色。目前，已有大量針對GlnR轉錄調控因子的研究。相關研究發現，在很多菌種（枯草芽孢 桿菌、谷氨酸棒桿菌、大腸桿菌、天藍色鏈霉菌和恥垢分枝桿菌等）中，GlnR是一種調控氮源代謝的廣域轉錄調控因子，它對很多參與氮代謝的基因都有調控作 用。在以往的研究中，葉邦策課題組證實GlnR在紅色糖多孢菌中與其他很多菌種一樣，參與了氮源代謝調控。

　　2015年，葉邦策領導華東理工大學的研究人員發現，氮代謝的核心調控子GlnR不僅能夠調控氮代謝，還控制著non-PTS碳源的 ABC（ATP-binding cassette）轉運系統。GlnR可以根據細胞的營養狀態，通過整合氮信號介導氮代謝和碳代謝的相互作用。這是首次在放線菌中系統描述GlnR介導的 碳水化合物代謝調控。這一成果發表在PNAS雜志上。

　　在最新的研究中，研究人員證實紅色糖多孢菌氮調控因子GlnR直接調控了acuA基因(SACE_5148) 的轉錄，acuA基因編碼一種Gcn5型賴氨酸乙酰轉移酶。他們發現AcuA使得兩種谷氨酰胺合成酶(GlnA1和GlnA4)乙酰化，在測試條件下這一 賴氨酸乙酰化作用失活了GlnA4 (GSII)，卻沒有顯著影響GlnA1 (GSI-β)活性。轉而，GlnA1乙酰化導致功能獲得，調節了它與GlnR調控因子之間的互作，促進了GlnR–DNA結合。

　　觀察結果表明，乙酰化GSI-β酶的這種調控功能在放線菌中高度保守。GlnR在轉錄和翻譯后水平上控制了谷氨酰胺合成酶催化與調控活性（細胞內乙 酰化水平），指出了響應環境改變調控氮代謝的一個自反饋回路。因此，這一GlnR介導的乙酰化信號通路提供了從感知營養、蛋白質乙酰化到反饋調控的一個信 號級聯反應。

　　新研究在分子水平上提供了有關放線菌中蛋白質乙酰化和氮代謝調控潛在機制的重要新見解。