PNAS揭示放线菌氮代谢重要调控机制

近日，我室叶邦策教授团队又获重大进展，以“Sirtuin-dependent reversible lysine acetylation of glutamine synthetases reveals an autofeedback loop in nitrogen metabolism”为题，6月1日在线发表于《美国国家科学院院刊》(www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1525654113)，该研究揭示了一种放线菌氮代谢的重要调控机制，这是叶邦策教授团队时隔不到半年再次在PNAS上发表研究论文。
放线菌与人类健康息息相关，临床使用的抗生素约70%是由各种放线菌所产生的，而有些放线菌会对人类构成危害，造成人和动植物病害，如引起结核病的病原菌——结核分枝杆菌。由于氮代谢与放线菌的生长、形态发育、抗生素合成及致病性相关联，一直以来放线菌氮代谢调控研究受到了极大的关注。

谷氨酰胺合成酶GlnA1是放线菌氮代谢的关键酶，是结核杆菌的毒力因子及药物靶点。课题组首次发现了赖氨酸乙酰化修饰对两种放线菌谷氨酰胺合成酶 GSII型及GSI-Beta型具有完全不同的效应：乙酰化抑制了GSII型谷氨酰胺合成酶活性，而乙酰化赋予了GSI-Beta型 谷氨酰胺合成酶分子伴侣的调控功能，通过蛋白质-蛋白质相互作用，促进了氮调控因子GlnR 与DNA的结合能力及转录活性（10 倍）。另一方面，GlnR调控谷氨酰胺合成酶基因转录及谷氨酰胺合成酶乙酰化水平（乙酰转移酶AcuA介导）以响应细胞内可利用氮源的变化。进一步研究发 现，这种转录及翻译后修饰氮代谢反馈调控机制（GlnR-PTM-GlnA）在放线菌中是高度保守的，这些发现为工业微生物代谢调控途径的菌种改造及发酵 工艺优化提供了理论基础及新策略，也为结核分枝杆菌等致病菌的新药开发提供了新的靶点。

博士生尤迪为论文第一作者，硕士生李志海及青年教师尹斌成等参与了部分研究工作，叶邦策教授为论文通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金委重点项目（21335003）及创新群体（21421004）的支持。