北大973首席科学家mBio新成果

　　

生物通报道：7月19日，来自北京大学、印第安纳大学和英国John Innes中心的研究人员，在国际学术期刊《mBio》发表了题为“Deciphering the Principles of Bacterial Nitrogen Dietary Preferences: a Strategy for Nutrient Containment”的研究成果。北京大学生命科学学院教授、国家“973”重大基础研究计划生物固氮项目首席科学家王忆平教授和英国John Innes中心的Ray Dixon是本文共同通讯作者。延伸阅读：北大生命科学学院王忆平课题组在生物固氮领域取得突破性进展；Plant Cell：克隆豆科植物固氮调控基因。

微生物生理学的一个基本问题关注的是，为什么生物更偏爱某些营养物质。例如，在不同的氮源当中，铵是首选的氮源，支持快速生长，而替代氮源——如某些氨基酸，被认为是不佳的氮源，支持慢得多的生长。然而，这种氮膳食选择背后的生理/调控机制仍然是难以捉摸的。

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在这项研究中，通过设计大肠杆菌，研究人员切换了对氨基酸的饮食偏好，使其生长率相当于生长在氨上的野生型菌株。然而，当工程菌株与野生型大肠杆菌共同培养时，这种生长优势减弱，由于铵从transport-and-catabolism (TC)-enhanced(TCE)细胞的泄露，野生型细菌优先利用这些细胞。这些研究结果表明，氮调控（Ntr）系统调节着氨基酸运输和分解代谢成分的表达，以匹配通过氨同化途径的流量，这样，基本营养素就得以保留，但是，氨基酸的快速生长率因而被牺牲。

（生物通：王英）

注：王忆平，个人简历教育经历，1984年获得中国科技大学生物系分子生物学专业学士学位；1992年获得爱尔兰国立大学科克学院微生物学系博士学位；工作经历1984年-1985年在中科院植物研究所固氮研究室做实习研究员；1986年在德国比勒费尔德大学遗传学系做访问学者；1991年-1992年，爱尔兰Bio-Research Ireland Food Biotechnology Center，Research Scientist；1993年在法国巴斯德研究所分子生物学部做博士后；1994年8月-1999年6月北京大学生命科学学院副教授；1999年7月至今北京大学生命科学学院教授。社会服务工作1995年10月-2002年8月，北京大学生命科学学院副院长；2002年–2006年，国家“973”重大基础研究计划生物固氮项目首席科学家； 2004年，第十四届国际固氮大会主席；
2010年–2014年，国家“973”重大基础研究计划生物固氮项目首席科学家；1999年国家杰出青年基金获得者。

生物通推荐原文摘要：
Deciphering the Principles of Bacterial Nitrogen Dietary Preferences: a Strategy for Nutrient Containment
ABSTRACT: A fundamental question in microbial physiology concerns why organisms prefer certain nutrients to others. For example, among different nitrogen sources, ammonium is the preferred nitrogen source, supporting fast growth, whereas alternative nitrogen sources, such as certain amino acids, are considered to be poor nitrogen sources, supporting much slower exponential growth. However, the physiological/regulatory logic behind such nitrogen dietary choices remains elusive. In this study, by engineering Escherichia coli, we switched the dietary preferences toward amino acids, with growth rates equivalent to that of the wild-type strain grown on ammonia. However, when the engineered strain was cultured together with wild-type E. coli, this growth advantage was diminished as a consequence of ammonium leakage from the transport-and-catabolism (TC)-enhanced (TCE) cells, which are preferentially utilized by wild-type bacteria. Our results reveal that the nitrogen regulatory (Ntr) system fine tunes the expression of amino acid transport and catabolism components to match the flux through the ammonia assimilation pathway such that essential nutrients are retained, but, as a consequence, the fast growth rate on amino acids is sacrificed.