焦磷酸肌醇调控真核生物糖酵解新机制

[本刊讯] 北京化工大学牵头的国际研究团队发现真核生物酵母细胞中焦磷酸肌醇参与调控糖酵解和呼吸的新机制，揭示酵母在能量短缺时代谢的可塑性，并提高了杂交型糖酵解酵母作为新型细胞工厂底盘的应用前景，还有助于挖掘癌症治疗潜在靶点。相关成果于2023年2月8日发表在《细胞》（CELL）杂志上。

糖酵解是机体中葡萄糖（或糖原）在无氧状况下，由一系列酶所催化后分解成丙酮酸的复杂过程（与酒精发酵有相似之处）。虽然与葡萄糖在有氧呼吸时完全氧化成水和CO2相比，糖酵解释放能量较少，但它是最古老且最基本的细胞代谢方式之一。

在原核生物（支原体、立克次体、细菌和蓝细菌等单细胞生物）中，葡萄糖分解代谢有恩布登—迈耶霍夫—帕纳斯途径（Embden-MeyerhofParnas pathway， EMP途径）、恩特纳—杜多罗夫途径（Entner-Doudoroff pathway）、磷酸转酮酶途径（PK途径）、双歧杆菌支路等途径。真核生物（包括酵母、原虫、真菌等单细胞生物，以及植物和动物等多细胞生物）虽然保留了糖酵解方式，迄今却只发现EMP途径是其唯一的途径。同时，已有研究发现在肿瘤细胞中糖酵解会增强，因此研究真核生物的糖酵解方式具有重要意义。

鉴于已有研究在原核生物（大肠杆菌）中人为构建了非氧化型糖酵解途径，实现了糖酵解途径替换，该國际研究团队努力探索真核生物中的糖酵解途径替换的可能性。他们以酵母（单细胞的真核生物）为研究对象，通过实验阻断EMP途径，同时引入PK途径的组分，成功构建出杂交糖酵解酵母，并从其细胞中鉴定出一种新的控制糖酵解与呼吸活动平衡的肌醇焦磷酸酶，它可解除葡萄糖引发的呼吸抑制。此外，利用该杂交酵母还取得迄今为止在摇瓶发酵条件生产脂肪酸的最高产量，以及酿酒酵母生产游离脂肪酸的最高底物得率。

（唐 炯）