甲烷氧化菌20Z利用Embden-Meyerhof-Parnas途径高效同化甲烷
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【摘 要】为了探究γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)甲烷氧化菌Methylomicrobiumalcaliphilum 20Z的甲烷同化代谢过程。文中整合RNA。seq、LC.MS技术并结合13C标记策略对核酮糖单磷酸途径(Ribulosemonophosphatepathway)及下游途径展开系统组学分析。Malcaliphilum 20Z代谢物组定量分析表明Entner-Doudorofr(EDD)途径的中间代谢物6一磷酸葡萄糖的浓度是(150.95±28.75)μmol/L,2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸浓度低于质谱定量分析检测限,而Embden-Meyerhof-Pamas(EMP)途径中果糖1,6-二磷酸、甘油醛-3-磷酸/二羟丙酮磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸的浓度分别是(1142.02±302.88)μmol/L、(1866.76±388.55)μmol/L和(3067.57±898.13)±mol/L。通过EDD和EMP途径的代谢物13C同位素动态富集研究,进一步揭示3位标记丙酮酸丰度是l位标记丙酮酸丰度的4-6倍。最后,基因表达比较分析发现EMP途径的关键基因(如:fbaA、tpiA、gap和pykA)的表达水平(RPKM)分别是2479.2、2493.9、2274.6和1846.0,而EDD途径中基因(如:pgi、eda和edd)的RPKM仅是263.8、341.2和225.4。综合上述结果阐明EMP途径才是Malcaliphilum20Z进行甲烷同化的关键通路。EMP途径代谢功能的全新阐述不但改变对Gammaproteobacteria甲炕氧化菌甲烷同化模式的传统认知,而且为甲烷高效生物催化转化提供重要的理论基础。