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新手已上路木蟲(chóng) (職業(yè)作家)
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華東理工大學(xué)葉邦策教授發(fā)表微生物營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制新成果
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中青在線訊（房樹(shù)芬 中國(guó)青年報(bào)•中青在線記者 周凱）12月8日，作為世界4大綜合性學(xué)術(shù)期刊之一的美國(guó)科學(xué)院院報(bào)PNAS在線發(fā)表華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉邦策教授有關(guān)微生物營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控及多糖高效利用機(jī)制的研究成果。該研究揭示，氮代謝調(diào)控蛋白GlnR是放線菌多糖轉(zhuǎn)運(yùn)及利用系統(tǒng)的重要調(diào)控因子。由于放線菌在生物制造中應(yīng)用極為廣泛，此發(fā)現(xiàn)有望大幅度提高相關(guān)的生物制造產(chǎn)業(yè)的效率。 眾所周知，微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用具有偏好性，當(dāng)培養(yǎng)基中存在多種碳源時(shí)，微生物會(huì)選擇先利用易于分解的碳源物質(zhì)，然后再利用其他碳源。由于在實(shí)際產(chǎn)業(yè)制造中，微生物的“食物”基本都是生物質(zhì)降解形成的混合糖類，這種依次利用的現(xiàn)象（稱為代謝產(chǎn)物阻遏效應(yīng)，CCR）就嚴(yán)重阻礙了生物質(zhì)多糖的高效利用，由此也形成了阻礙生產(chǎn)效率提升的瓶頸。 “要打破CCR效應(yīng)，糾正微生物的偏食陋習(xí)，就要從系統(tǒng)層次揭示它的作用機(jī)制，通過(guò)基因工程手段，把生物質(zhì)來(lái)源的六碳糖和五碳糖的順序利用改變?yōu)橥瑫r(shí)利用，這樣就可以提高生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及利用效率，這也是當(dāng)前生物制造的重要研究課題之一。”葉教授說(shuō)。 該成果以放線菌為研究對(duì)象，對(duì)其攝取和利用多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氮源、碳源及磷源）的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行研究，通過(guò)構(gòu)建新型生物傳感器，在線監(jiān)測(cè)微生物細(xì)胞內(nèi)的代謝狀態(tài)，建立了碳、氮、磷交叉調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，首次揭示了氮代謝調(diào)控蛋白GlnR是放線菌多糖轉(zhuǎn)運(yùn)及利用系統(tǒng)的重要調(diào)控因子。 一般來(lái)說(shuō)，次偏好性的碳源在微生物中是通過(guò)ABC（ATP-Binding Cassette）轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸。葉教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究GlnR對(duì)ABC碳轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制發(fā)現(xiàn)，GlnR激活大部分基于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)的多糖的轉(zhuǎn)運(yùn)及利用，其后的成果表明，放線菌調(diào)控蛋白GlnR是一個(gè)全新的碳源轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝廣域激活因子。這些發(fā)現(xiàn)為微生物多糖高效利用的菌種改造及發(fā)酵工藝優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)及新策略，例如，可以通過(guò)調(diào)控glnR基因的表達(dá)水平、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的C/N比等方法，顯著改進(jìn)六碳糖和五碳糖的同時(shí)利用效率。 此項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)工作由博士生廖成衡、姚麗荔、徐婭及青年教師劉衛(wèi)兵、周英完成，葉邦策教授為此次發(fā)表論文的通訊作者，其研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目及創(chuàng)新群體的支持。 近年來(lái)，葉邦策教授聚焦于原位監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)代謝變化的生物傳感器及微生物營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控研究，在碳氮磷營(yíng)養(yǎng)感知蛋白功能及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面，取得了系列基礎(chǔ)性的研究成果，多篇論文發(fā)表于微生物領(lǐng)域知名期刊上。 |
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