铜绿假单胞菌依赖磷酸酮醇酶在还原性压力下维持厌氧生存

《Molecular Microbiology》：Pseudomonas aeruginosa Relies on a Phosphoketolase to Support Anaerobic Survival Under Reductive Stress

Pseudomonas aeruginosa采用磷酸酮糖酶（xfp）替代经典EDP途径实现厌氧代谢重编程，维持能量生成和代谢平衡。

　　

摘要

在多种环境中，由于环境条件的变化，细菌会失去电子受体，从而导致生长停滞和还原应激。然而，微生物代谢的研究主要集中在营养充足的条件下进行的细胞上。为了探讨细胞在还原应激导致的生长停滞期间如何维持代谢通量，我们研究了机会性病原体Pseudomonas aeruginosa在这种条件下的代谢重组机制。在厌氧条件下以葡萄糖为能量来源时，P. aeruginosa利用Embden-Meyerhoff-Parnas途径和戊糖磷酸途径生成一种先前未被描述的磷酸酮醇酶（以下简称xfp）的代谢前体，这种酶通过生成乙酰-P并间接产生ATP来维持生命活动。这种代谢重定向绕过了P. aeruginosa典型的葡萄糖分解途径（Entner-Doudoroff途径，简称EDP），从而在不加剧还原应激的情况下维持代谢通量。此外，在不同碳源上的厌氧生存会引发嘌呤降解和代谢物积累，这需要xfp来维持代谢平衡和细胞活力。因此，我们的数据表明磷酸酮醇酶可能在核苷酸平衡中发挥额外作用。这项研究扩展了我们对P. aeruginosa厌氧生存策略的理解，并提醒我们，即使在研究较为透彻的模型生物中，我们对生长停滞生理机制的认识仍然存在许多空白，突显了在非生长代谢领域进行基础研究的潜力。

图形摘要

在Pseudomonas aeruginosa中，氧化剂限制及随后的还原应激会抑制糖酵解等代谢途径，导致代谢物积累并促进其进入戊糖磷酸途径（PPP）。在这种条件下，P. aeruginosa依赖磷酸酮醇酶（Xfp）来催化替代的葡萄糖分解途径，从而支持ATP的生成、维持代谢稳态和细胞活力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

代谢组学质谱数据可通过MetaboLights数据库（https://www.ebi.ac.uk/metabolights/）免费获取，访问号为（MTBLS13293）。所有图表生成中使用的数据和代码可在附录S1中找到。