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华东理工大学叶邦策教授发表微生物营养调控机制新成果
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中青在线讯（房树芬 中国青年报•中青在线记者 周凯）12月8日，作为世界4大综合性学术期刊之一的美国科学院院报PNAS在线发表华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室叶邦策教授有关微生物营养代谢调控及多糖高效利用机制的研究成果。该研究揭示，氮代谢调控蛋白GlnR是放线菌多糖转运及利用系统的重要调控因子。由于放线菌在生物制造中应用极为广泛，此发现有望大幅度提高相关的生物制造产业的效率。 众所周知，微生物对营养物质的利用具有偏好性，当培养基中存在多种碳源时，微生物会选择先利用易于分解的碳源物质，然后再利用其他碳源。由于在实际产业制造中，微生物的“食物”基本都是生物质降解形成的混合糖类，这种依次利用的现象（称为代谢产物阻遏效应，CCR）就严重阻碍了生物质多糖的高效利用，由此也形成了阻碍生产效率提升的瓶颈。 “要打破CCR效应，纠正微生物的偏食陋习，就要从系统层次揭示它的作用机制，通过基因工程手段，把生物质来源的六碳糖和五碳糖的顺序利用改变为同时利用，这样就可以提高生物质的转化及利用效率，这也是当前生物制造的重要研究课题之一。”叶教授说。 该成果以放线菌为研究对象，对其摄取和利用多种营养物质（氮源、碳源及磷源）的调控机制进行研究，通过构建新型生物传感器，在线监测微生物细胞内的代谢状态，建立了碳、氮、磷交叉调控网络，首次揭示了氮代谢调控蛋白GlnR是放线菌多糖转运及利用系统的重要调控因子。 一般来说，次偏好性的碳源在微生物中是通过ABC（ATP-Binding Cassette）转运系统进行运输。叶教授团队通过研究GlnR对ABC碳转运系统的调控机制发现，GlnR激活大部分基于ABC转运的多糖的转运及利用，其后的成果表明，放线菌调控蛋白GlnR是一个全新的碳源转运及代谢广域激活因子。这些发现为微生物多糖高效利用的菌种改造及发酵工艺优化提供了理论基础及新策略，例如，可以通过调控glnR基因的表达水平、调节培养基的C/N比等方法，显著改进六碳糖和五碳糖的同时利用效率。 此项研究的实验工作由博士生廖成衡、姚丽荔、徐娅及青年教师刘卫兵、周英完成，叶邦策教授为此次发表论文的通讯作者，其研究得到了国家自然科学基金委重点项目及创新群体的支持。 近年来，叶邦策教授聚焦于原位监测细胞内代谢变化的生物传感器及微生物营养代谢调控研究，在碳氮磷营养感知蛋白功能及调控网络构建方面，取得了系列基础性的研究成果，多篇论文发表于微生物领域知名期刊上。 |
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