乙酰化修饰对戊糖磷酸途径的调控机理

磷酸戊糖途径（PPP）与糖酵解途径同为葡萄糖的分解代谢途径，对于细胞分裂、生长与代谢具有举足轻重的作用。我们的前期研究已经阐明，酶蛋白赖氨酸的乙酰化修饰对中心代谢具有重要的调控作用。鼠伤寒沙门菌PPP大部分代谢酶及控制糖酵解和PPP分流的关键酶6-磷酸葡萄糖异构酶等均被乙酰化修饰；但受转录调控的PPP限速酶葡萄糖6-磷酸脱氢酶（G6PD）未检测到乙酰化修饰。拟比较在是否添加超氧化试剂诱导PPP的条件下，沙门氏菌中PPP相关酶类的乙酰化状态、G6PD的转录水平、以及PPP和相关代谢途径的代谢流量等的差别，认识乙酰化调控PPP的生理效应。同时采用质谱鉴定PPP乙酰化底物蛋白，体外重构乙酰化体系，结合定点突变鉴定乙酰化修饰位点，验证乙酰化调控PPP的酶学机理。构建G6PD编码基因zwf转录调控序列突变株，结合乙酰化修饰酶基因pat和cobB的突变，探索乙酰化调控与转录调控的协同作用。

乙酰化可以通过感知环境中的能量变化来协调不同代谢酶之间的活性。在本研究中，我们研究发现乙酰基转移酶Pat和去乙酰化酶CobB通过对沙门氏菌谷氨酰胺合成酶GS的K164和K353两个位点进行可逆的乙酰化修饰，从而完成对GS的调控。在体外用乙酰基转移酶Pat进行乙酰化处理，发现可以激活被腺苷酰化失活的GS的比活力将近4倍。另外，在高氨的环境下表达GS时添加NAM（去乙酰化酶抑制剂）或者在沙门氏菌的去乙酰化酶CobB敲除突变株中表达均可提高GS的比活力。然而，乙酰化却对没有被腺苷酰化修饰失活的GS或模拟非腺苷酰化的GS点突变蛋白没有激活作用。GS的乙酰化修饰受到培养基中的葡萄糖等碳源的调控，而不是培养基中的氮源氨或者硝酸盐。高糖的培养条件可以激活被腺苷酰化失活的GS。在生长表型试验中，pat/gdhA双敲除突变株在高氨和高糖的基本培养基中的生长受到严重的抑制，但在高糖低氨的基本培养基中，这种抑制作用可以被缓解。综上所述，我们发现乙酰化除了作为能量代谢的协调者的角色外，还可以协调氮同化和碳代谢，使沙门氏菌可以迅速地响应环境中营养物质的变化，适应多变的外部环境。