1月31日，我校生命科學(xué)學(xué)院彭宣憲、李惠教授課題組和彭博教授課題組聯(lián)合在國(guó)際知名期刊PANS在線(xiàn)發(fā)表了的合作論文“Pyruvate cycle increases aminoglycoside efficacy and provides respiratory energy in bacteria”。該研究以細(xì)菌為對(duì)象，首次揭示了丙酮酸循環(huán)（P循環(huán)）而不是三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（糖類(lèi)、脂類(lèi)和氨基酸）的最終代謝途徑，揭示了一條正常高效的產(chǎn)能代謝通路，回答了一個(gè)細(xì)菌生物化學(xué)和能量代謝的基本科學(xué)問(wèn)題。
丙酮酸循環(huán)（P循環(huán)）
眾所周知，TCA循環(huán)是需氧生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（糖類(lèi)、脂類(lèi)和氨基酸）的最終代謝通路；其將糖類(lèi)、脂類(lèi)和氨基酸代謝有機(jī)地聯(lián)系在一起，是能量的代謝樞紐。該循環(huán)由英國(guó)科學(xué)家Hans Adolf Krebs于1937年提出，并由此于1953年榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
彭宣憲、李惠教授課題組和彭博教授課題組長(zhǎng)期從事細(xì)菌耐藥的研究，在國(guó)際上首次提出了細(xì)菌代謝狀態(tài)決定細(xì)菌耐藥性，建立了通過(guò)關(guān)鍵代謝物逆轉(zhuǎn)細(xì)菌耐藥性以控制耐藥菌的新策略（Peng et al., Cell Metabolism, 2015）。在尋找新的逆轉(zhuǎn)細(xì)菌耐藥性的代謝物質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)谷氨酸（glutamate）可以逆轉(zhuǎn)細(xì)菌耐藥性。其在進(jìn)入細(xì)菌后，不是遵循已知的TCA循環(huán)進(jìn)行代謝（檸檬酸-異檸檬酸-酮戊二酸-琥珀酸輔酶A-琥珀酸-延胡索酸-蘋(píng)果酸-草酰乙酸-檸檬酸），而是在草酰乙酸的基礎(chǔ)上逐步生成磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸、乙酰輔酶A再?gòu)臋幟仕徇M(jìn)入三羧酸循環(huán)，即檸檬酸-異檸檬酸-酮戊二酸-琥珀酸輔酶A-琥珀酸-延胡索酸-蘋(píng)果酸-草酰乙酸-磷酸烯醇丙酮酸-丙酮酸-乙酰輔酶A-檸檬酸，形成一個(gè)全新的循環(huán)，故命名為丙酮酸循環(huán)（P循環(huán)）。進(jìn)一步的試驗(yàn)證明，P循環(huán)是一條正常的生物有氧氧化的最終代謝途徑。P循環(huán)消耗草酰乙酸, 而TCA循環(huán)消耗乙酰輔酶A。糖類(lèi)、脂類(lèi)和氨基酸可以直接進(jìn)入P循環(huán)，而糖類(lèi)和脂類(lèi)進(jìn)入TCA循環(huán)需要先轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶A，說(shuō)明P循環(huán)才利于糖的利用。更重要的是，將P循環(huán)多于TCA循環(huán)的基因或酶進(jìn)行相應(yīng)的缺失或抑制，其對(duì)TCA循環(huán)的影響與缺失或抑制TCA循環(huán)中的基因或酶的影響一致，說(shuō)明TCA循環(huán)耦合在P循環(huán)中。綜上所述，該研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：1）P循環(huán)對(duì)于調(diào)控生物體內(nèi)能量平衡發(fā)揮著重要的作用；2）TCA循環(huán)為P循環(huán)提供草酰乙酸，是P循環(huán)的一條重要旁路；3）P循環(huán)調(diào)控TCA循環(huán)；4）P循環(huán)在代謝物逆轉(zhuǎn)細(xì)菌耐藥性起到關(guān)鍵作用。
該文所有作者均為中山大學(xué)師生，其中第一作者為生命科學(xué)學(xué)院博士生蘇玉斌，并列第一作者為彭博教授、李惠教授和程志學(xué)特聘副研究員；共同通訊作者為彭宣憲教授和彭博教授。該工作獲得國(guó)家基金委項(xiàng)目等資助。
附： 論文鏈接：http://www.pnas.org/search/Peng+Xuan-xian content_type:journal
