1月31日，我校生命科學學院彭宣憲、李惠教授課題組和彭博教授課題組聯合在國際知名期刊PANS在線發表了的合作論文“Pyruvate cycle increases aminoglycoside efficacy and provides respiratory energy in bacteria”。該研究以細菌為對象，首次揭示了丙酮酸循環（P循環）而不是三羧酸循環（TCA循環）是三大營養物質（糖類、脂類和氨基酸）的最終代謝途徑，揭示了一條正常高效的產能代謝通路，回答了一個細菌生物化學和能量代謝的基本科學問題。
丙酮酸循環（P循環）
眾所周知，TCA循環是需氧生物體內普遍存在的代謝途徑，是三大營養物質（糖類、脂類和氨基酸）的最終代謝通路；其將糖類、脂類和氨基酸代謝有機地聯系在一起，是能量的代謝樞紐。該循環由英國科學家Hans Adolf Krebs于1937年提出，并由此于1953年榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。
彭宣憲、李惠教授課題組和彭博教授課題組長期從事細菌耐藥的研究，在國際上首次提出了細菌代謝狀態決定細菌耐藥性，建立了通過關鍵代謝物逆轉細菌耐藥性以控制耐藥菌的新策略（Peng et al., Cell Metabolism, 2015）。在尋找新的逆轉細菌耐藥性的代謝物質中，發現谷氨酸（glutamate）可以逆轉細菌耐藥性。其在進入細菌后，不是遵循已知的TCA循環進行代謝（檸檬酸-異檸檬酸-酮戊二酸-琥珀酸輔酶A-琥珀酸-延胡索酸-蘋果酸-草酰乙酸-檸檬酸），而是在草酰乙酸的基礎上逐步生成磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸、乙酰輔酶A再從檸檬酸進入三羧酸循環，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，形成一個全新的循環，故命名為丙酮酸循環（P循環）。進一步的試驗證明，P循環是一條正常的生物有氧氧化的最終代謝途徑。P循環消耗草酰乙酸, 而TCA循環消耗乙酰輔酶A。糖類、脂類和氨基酸可以直接進入P循環，而糖類和脂類進入TCA循環需要先轉變為乙酰輔酶A，說明P循環才利于糖的利用。更重要的是，將P循環多于TCA循環的基因或酶進行相應的缺失或抑制，其對TCA循環的影響與缺失或抑制TCA循環中的基因或酶的影響一致，說明TCA循環耦合在P循環中。綜上所述，該研究的創新點主要包括：1）P循環對于調控生物體內能量平衡發揮著重要的作用；2）TCA循環為P循環提供草酰乙酸，是P循環的一條重要旁路；3）P循環調控TCA循環；4）P循環在代謝物逆轉細菌耐藥性起到關鍵作用。
該文所有作者均為中山大學師生，其中第一作者為生命科學學院博士生蘇玉斌，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。該工作獲得國家基金委項目等資助。
附： 論文鏈接：http://www.pnas.org/search/Peng+Xuan-xian content_type:journal
