我国科学家发现新型氮代谢途径

(记者黄鑫)中国科学院植物生理生态研究所分子植物科学卓越中心的陈阳研究团队，利用动态代谢组学和代谢组学分析技术，首次发现了一种新的氮代谢途径——鸟氨酸-氨循环。专家表示，这一发现将有助于合成生物学家设计和改造蓝细菌，实现二氧化碳直接转化为生物燃料和化学品，并为理解和提高作物的氮素利用效率提供新的思路。这项研究发表在4月9日的《自然-化学生物学》网络版上。

研究人员发现，蓝藻中的鸟氨酸-氨循环包括一个新的生化反应，即精氨酸水解产生鸟氨酸和氨。在蓝细菌的自然生存环境中，氮源经常是稀缺的，这使得它们处于氮饥饿状态。因此，蓝藻细胞中氮的“储存”和“周转”对其适应生存环境至关重要，鸟氨酸-氨循环是实现这一“物流”的核心线路。同时，研究表明鸟氨酸-氨循环在氮源充足的情况下最大限度地促进了氮的同化和储存，当氮源不足时，该循环使细胞内的氮储存迅速分解，从而满足细胞的生长需要。因此，鸟氨酸-氨循环具有氮的储存和活化功能，这对于蓝藻适应环境氮源的缺乏和变化极为重要。这种循环在蓝细菌中广泛存在，包括许多海洋固氮蓝细菌。它对海洋固氮甚至地球氮循环都有非常重要的贡献。

"这项研究的核心技术之一是代谢通量组分析."陈阳表示，经过10年的努力，该研究小组利用稳定同位素13C和15N示踪技术，开发了一系列针对各种生物系统的稳定动态代谢流分析技术，并建立了代谢流组和代谢组分析技术平台。通过准确及时地掌握细胞代谢网络的运行，揭示不同条件下关键代谢途径的流量变化，为合成生物学、微生物学和生物医学的研究提供重要的技术支持。

中国科学新闻(2018-04-11，第一版集锦)