华东理工大学PNAS发表代谢研究新发现

　　

生物通报道  来自华东理工大学的研究人员发现了Sirtuin依赖性的、可逆的谷氨酰胺合成酶赖氨酸乙酰化作用，由此揭示出了放线菌氮代谢中的一个自反馈回路。这项研究工作发布在5月31日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

文章的通讯作者是华东理工大学的叶邦策（Bang-Ce Ye）教授。其主要研究方向包括生物分析及生物传感，分析生物技术及生物系统工程。近年来在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等期刊发表SCI论文100多篇。

放线菌（actinomycetes）是一类重要的微生物资源（Nature子刊：单细胞基因组学揭示放线菌的养分和碳循环 ，深海放线菌次级代谢产物研究取得新进展  ）。目前已被广泛应用于工、农、医药、食品、环保等领域。氮供应影响着放线菌的形态发生、抗生素生成和毒力/致病力。红色糖多孢菌是一种工业上规模化生产红霉素的放线菌。由于红霉素及其衍生物的广泛应用，对红色糖多孢菌的改造以提高红霉素产量的研究非常多。

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在很多菌种的基因组中，都存在着glnR基因，其编码的蛋白GlnR是一种转录调控因子。现在，普遍认为转录调控因子GlnR在氮代谢的调控中扮演重要角色。目前，已有大量针对GlnR转录调控因子的研究。相关研究发现，在很多菌种（枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌、大肠杆菌、天蓝色链霉菌和耻垢分枝杆菌等）中，GlnR是一种调控氮源代谢的广域转录调控因子，它对很多参与氮代谢的基因都有调控作用。在以往的研究中，叶邦策课题组证实GlnR在红色糖多孢菌中与其他很多菌种一样，参与了氮源代谢调控。

2015年，叶邦策领导华东理工大学的研究人员发现，氮代谢的核心调控子GlnR不仅能够调控氮代谢，还控制着non-PTS碳源的ABC（ATP-binding cassette）转运系统。GlnR可以根据细胞的营养状态，通过整合氮信号介导氮代谢和碳代谢的相互作用。这是首次在放线菌中系统描述GlnR介导的碳水化合物代谢调控。这一成果发表在PNAS杂志上（华东理工特聘教授PNAS发表代谢研究）。

在最新的研究中，研究人员证实红色糖多孢菌氮调控因子GlnR直接调控了acuA基因(SACE_5148)的转录，acuA基因编码一种Gcn5型赖氨酸乙酰转移酶。他们发现AcuA使得两种谷氨酰胺合成酶(GlnA1和GlnA4)乙酰化，在测试条件下这一赖氨酸乙酰化作用失活了GlnA4 (GSII)，却没有显著影响GlnA1 (GSI-β)活性。转而，GlnA1乙酰化导致功能获得，调节了它与GlnR调控因子之间的互作，促进了GlnR–DNA结合。

观察结果表明，乙酰化GSI-β酶的这种调控功能在放线菌中高度保守。GlnR在转录和翻译后水平上控制了谷氨酰胺合成酶催化与调控活性（细胞内乙酰化水平），指出了响应环境改变调控氮代谢的一个自反馈回路。因此，这一GlnR介导的乙酰化信号通路提供了从感知营养、蛋白质乙酰化到反馈调控的一个信号级联反应。

新研究在分子水平上提供了有关放线菌中蛋白质乙酰化和氮代谢调控潜在机制的重要新见解。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Sirtuin-dependent reversible lysine acetylation of glutamine synthetases reveals an autofeedback loop in nitrogen metabolism

In cells of all domains of life, reversible lysine acetylation modulates the function of proteins involved in central cellular processes such as metabolism. In this study, we demonstrate that the nitrogen regulator GlnR of the actinomycete Saccharopolyspora erythraea directly regulates transcription of the acuA gene (SACE_5148)……

作者简介：

叶邦策

华东理工大学教授，博士生导师，教育部“****”特聘教授(2014年)，上海市教委曙光学者(2006年)，教育部新世纪优秀人才支持计划学者(2007年)，上海市科委优秀学科带头人(2011年)；生物反应器工程国家重点实验室副主任，微分析和生物系统工程研究室主任；中国生物医药协会生物芯片委员会委员，中国仪器仪表学会分析仪器分会第六届化学传感器专业委员会委员，全国生化检测标准化技术委员会委员，上海市生物信息学学会理事；Biotechnology & Applied Biochemistry期刊副主编，Biotechnology Journal编委。2006年荣获浙江省科技进步三等奖，2007年荣获明治乳业生命科学奖，2008年荣获上海市技术发明二等奖。近年来在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等期刊发表SCI论文100多篇，SCI引用超过2400多次，4篇ESI高引论文，单篇最高引用213次。申请中国发明专利21项，其中获授权8项；申请美国专利及PCT专利各1项。申请美国专利及PCT专利各1项。已培养硕士博士研究生40多名。先后主持了国家 “863”项目、国家自然科学基金（重点项目、科学仪器专项、面上项目）、教育部科技研究重大项目、上海市科委重点项目等。

主要研究方向
(A) 生物分析及生物传感
生物分析及生物传感高灵敏新方法的基础理论和应用研究（临床诊断、食品安全及环境检测）。如基于生物芯片方法新型高通量分析技术平台及仪器开发；纳米生物分析技术及生物传感系统设计；细胞内活性分子原位分析新方法研究等。
(B) 分析生物技术及生物系统工程
基于基因组、转录组、蛋白组等系统生物技术和细胞内活性分子原位检测方法，解析基因/蛋白（营养感知调控蛋白）的功能及调控网络，探讨微生物细胞与培养环境的信息和物质传递机制，建立微生物细胞内传感、记忆、反馈调控及不同代谢模块耦合等生物调控回路，开展微生物转录调控、合成生物工程研究（工业微生物及环境微生物）。