许多生物中广泛存在沉默的基因,近几年快速发展的基因组测序已经展示了一大批沉默的基因信息,但是它们的功能并未得到验证。关于沉默基因对代谢网络的调控和研究,我们还处于一定的盲区。乙偶姻是一重要平台化学物,当今可通过糖作为底物广泛的合成该物质。甘油,作为生物柴油生产过程中副产物,现已被用于生产化学或能源物质。但是,只有少部分研究报道将甘油转化成乙偶姻。
近日,来自上海交大的研究者发现,在堵塞了佛里德兰德氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)的乙偶姻降解途径的变株中,一个沉默的由glp编码的甘油代谢途径被激活了。大于90%的碳代谢流重新导向流向了乙偶姻的生成。转录数据分析显示,参与乙偶姻,1,3-丙二醇和腺苷钴胺素生成途径中的的基因分别被激活的glp系统调控,证明了沉默途径与活跃途径之间的交联(cross-talk)。最后,研究人员通过辅因子和生物过程的分析与改造,实现了利用甘油高水平的转化为乙偶姻(32.2g/L,占理论值的90.8%)。
该项研究表明,宿主内一些沉默的基因代表着未被开发的开关,它调控着细胞内的代谢水平,激活这些沉默基因可能是一种重编程微生物来作为高效细胞工厂的简单方法。