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特拉华大学的一组研究人员发现了一种酶的新功能，这种酶长期以来一直被认为在细菌代谢中起着重要作用。化学和生物分子工程系百年初级副教授Maciek Antoniewicz解释说，新陈代谢是细胞内部发生的一系列化学反应，通过分解糖类等基质分子，产生能量和新的细胞成分来维持生命。“许多核心代谢途径在不同的生活分支中共享，对所涉及的酶的基本理解是细胞生物学和生物化学的核心努力，”他说。“这些基础知识对于使用新陈代谢模型合理地重新设计微生物以生产生物燃料或化学品(即代谢工程)的努力也至关重要。”
他和他的团队最近研究了一种四种酶的系统，这两种酶共同作用，既可以将糖带入细胞，也可以在称为糖酵解的过程中进行分解的下游步骤。结合该系统中的步骤，称为PTS(磷酸多烯丙酮酸 - 碳水化合物磷酸转移酶的简称)，允许细胞匹配它“吃”的速度与它能够“消化”的速度相匹配，从而使其在糖时能够最有效地生长。是可用的。当糖不再可用时，它还允许细胞感知和适应。
酶I，PTS反应链的最后一步，进行下游反应，将称为PEP的代谢物转化为丙酮酸。Antoniewicz小组证明，酶I也能够进行逆反应，将丙酮酸转化为PEP。
他们的研究结果发表于1月27日在Nature Communications网站上发表的论文“酶I促进大肠杆菌中从丙酮酸到磷酸烯醇丙酮酸的反向通量” 。“我们首次证明，当这种途径反向运行时，酶I起主要作用，在一种称为糖异生的过程中，从非糖基质如醋酸盐和丙酮酸生成糖，”Antoniewicz说。
“此外，我们已经证明，即使当糖被消耗，并且碳流的主要方向是从PEP到丙酮酸，酶I仍然在相反方向促进一些'回流'。我们还研究了一些动力学通过观察当一次一个地移除其他PTS酶时这种回流被改变，PTS反应链的反应。
该研究有助于对大肠杆菌代谢的基本了解。由于PTS系统被大多数细菌使用，Antoniewicz认为这些结果也可能在其他物种中复制。“ 大肠杆菌是迄今为止研究得最好的细菌，因此我们仍然在研究其中心途径的新事物，这是值得注意的，”他说。
“它也是一种重要的工业微生物，特别是糖的摄取和调节是代谢工程师经常感兴趣的领域。这些结果也挑战了传统教科书关于糖酵解的能量和调节的智慧，其中说PEP对丙酮酸的反应有能量下降很大，因而是不可逆转的。“
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