[科普中國]-乙酸激酶

簡介

乙酸激酶(Acetate kinase)是 ASKHA(Acetateand Sugar Kinases，Hsp70，Actin)磷酸轉(zhuǎn)移酶超家族中的成員，廣泛存在于各類生物體內(nèi)，負(fù)責(zé)催化乙酰磷酸和 ADP 生成乙酸和 ATP 的可逆反應(yīng)，在生物體的碳源代謝和能量代謝中發(fā)揮著重要的作用。

尤其對于生活在厭氧或微需氧環(huán)境(如反芻動物瘤胃，深層礦巖)下的低等原核生物來說，該酶和磷酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(Phosphotransacetylase)一起構(gòu)成了生物體生成乙酸過程的關(guān)鍵酶，同時該酶也可以通過反應(yīng)的中間體乙酰磷酸來調(diào)控體內(nèi)其他生物反應(yīng)，在生物體內(nèi)具有舉足輕重的作用。3

研究及意義乙酸是大多數(shù)兼性和嚴(yán)格厭氧微生物能量代謝的末端產(chǎn)物之一。反過來，乙酸也有調(diào)節(jié)中心代謝和產(chǎn)氫代謝的作用。在運(yùn)行生物制氫反應(yīng)器過程中，乙酸的大量分泌，會造成反應(yīng)器中PH的改變，而pH的變化可以改變反應(yīng)器中微生物的發(fā)酵類型，影響反應(yīng)的穩(wěn)定性，其結(jié)果會抑制細(xì)菌的生長，降低H2產(chǎn)量；而用堿調(diào)控pH的方法，還會增加生產(chǎn)成本。

在乙酸生成過程中，乙酸激酶是關(guān)鍵酶，它控制著乙酸的最終生成。所以，克隆乙酸激酶基因，研究其在產(chǎn)氫代謝途徑中的生理生化作用，從而為優(yōu)化最佳產(chǎn)氫代謝過程提供依據(jù)。1

乙酸代謝中PTA和AK的酶活調(diào)節(jié)現(xiàn)象相似，有研究也發(fā)現(xiàn)當(dāng)谷氨酸棒桿菌野生菌生長在以乙酸(取代葡萄糖)為碳源的培養(yǎng)基上時，PTA和AK酶活性明顯提高，該現(xiàn)象是微生物碳代謝中葡萄糖效應(yīng)的具體體現(xiàn)，它暗示著這些酶在基因表達(dá)環(huán)節(jié)上可能存在葡萄糖基質(zhì)上的負(fù)調(diào)控效應(yīng)或乙酸基質(zhì)上的正調(diào)控效應(yīng)。

另外，在amrGl基因缺失和過量表達(dá)時，PTA和AK酶活性調(diào)節(jié)有一定的變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗結(jié)果看出，基因缺失菌株在葡萄糖碳源上生長時PTA和AK酶活性有明顯的提高，并且在含有葡萄糖和乙酸兩種碳源的基本培養(yǎng)基上呈現(xiàn)出和乙酸單一碳源培養(yǎng)基上相同的酶活性。相反，amrGl基因過量表達(dá)菌株在葡萄糖培養(yǎng)基上PTA和AK酶活性有一定程度的降低。