上海生科院揭示产溶剂梭菌木糖信号感应及转运新机制
12月1日，国际学术期刊Molecular Microbiology 在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所姜卫红研究组题为A novel three-component system-based regulatory model for d-xylose sensing and transport in Clostridium beijerinckii 的研究论文。该工作揭示了产溶剂梭菌的木糖信号感应及转运新机制。
产溶剂梭菌在发酵过程中可产生丙酮、乙醇和丁醇等化学品和生物燃料，是一类重要的工业微生物。如何使产溶剂梭菌高效利用碳源，特别是廉价的糖基原料并转化为目标产物，一直受到人们的关注。木糖是自然界中储量最丰富的五碳糖，是秸秆等木质纤维原料中除葡萄糖外最主要的糖组分。因此，木糖信号感应及转运对于微生物利用这类生物质至关重要。
姜卫红组的博士研究生孙喆和顾阳研究员通过生物信息学分析在梭菌中发现了一组可能与木糖信号响应及转运相关的连锁基因。进一步的研究表明，该基因簇中的双组分调控系统LytS/YesN与常规不同，并不能直接感应木糖信号，而由相邻的蛋白XylFII执行这一功能。XylFII与激酶LytS在跨膜结构和互作关系上均有独特性。因此，它们构成了一种新型的“三组分系统”（XylFII-LytS-YesN）来完成对环境中木糖分子的感应以及通过信号传导对下游ABC转运蛋白的调节功能，从而促进木糖的利用。该“三组分”系统在厚壁菌门细菌中广泛存在，预示着它具有普适性，在细菌木糖代谢过程中扮演着重要角色。
该工作得到了科技部“973”计划和国家自然科学基金委项目的支持。
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