青島能源所微生物代謝工程團(tuán)隊(duì)（http://mme.qibebt.ac.cn/）長(zhǎng)期以來致力于藍(lán)細(xì)菌糖類物質(zhì)合成研究，其近期研究結(jié)果揭示了藍(lán)細(xì)菌蔗糖合成在調(diào)控和代謝方面的若干機(jī)理問題。針對(duì)前人在集胞藻PCC 6803研究中蔗糖合成轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白Slr1588全基因缺失和插入失活兩個(gè)突變株在鹽脅迫條件下表型不一的問題，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了slr1588及下游ggpP基因的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄情況，證明了ggpP基因轉(zhuǎn)錄起始于slr1588基因編碼框內(nèi)，slr1588全基因缺失所導(dǎo)致的對(duì)下游ggpP基因的轉(zhuǎn)錄抑制，是突變株鹽敏感表型的真正原因。基于新構(gòu)建的slr1588突變株，Slr1588被證明能調(diào)控蔗糖合成關(guān)鍵酶spsA基因的轉(zhuǎn)錄和蔗糖分解酶活性。該研究為進(jìn)一步解析藍(lán)細(xì)菌蔗糖合成調(diào)控機(jī)制和針對(duì)性強(qiáng)化蔗糖合成途徑提高蔗糖產(chǎn)量奠定了理論基礎(chǔ)，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Frontiers in Microbiology雜志（Song et al., 2017, Front Microbiol 8:1176）。
此外，該團(tuán)隊(duì)在藍(lán)細(xì)菌蔗糖合成代謝機(jī)理研究中也取得新進(jìn)展（Qiao et al., Appl Environ Microbiol, doi: 10.1128/AEM.02023-17）。在藍(lán)細(xì)菌中，由于蔗糖合成與糖原合成使用相同的前體物——葡萄糖-1-磷酸，因此一般認(rèn)為二者之間存在合成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，抑制糖原合成將能促進(jìn)蔗糖合成。然而，該研究團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果表明情況并非如此。該團(tuán)隊(duì)利用核糖體開關(guān)策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚球藻PCC 7942工程菌株中糖原合成的梯度抑制，發(fā)現(xiàn)糖原水平的下降并沒有帶來蔗糖合成水平的提升，反而降低了蔗糖產(chǎn)量；而在藍(lán)細(xì)菌中增強(qiáng)糖原合成，則有效提高了蔗糖合成水平。該結(jié)果表明糖原合成并非是藍(lán)細(xì)菌蔗糖合成的競(jìng)爭(zhēng)性途徑，其更有可能作為一個(gè)“碳庫”為蔗糖合成提供碳素支持（圖1）。該研究結(jié)果改變了業(yè)界對(duì)藍(lán)細(xì)菌中糖原合成與蔗糖合成關(guān)系的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為進(jìn)一步提高基因工程藍(lán)細(xì)菌蔗糖產(chǎn)量提供了新的改造策略。
