哈工大化工与化学学院韩晓军教授团队研究成果解决人造细胞领域糖酵解代谢途径构建难题

哈工大全媒体（梁英爽 杨博宇 文/图）近日，化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员韩晓军团队在人造细胞研究领域取得重要进展，解决人造细胞领域糖酵解代谢途径构建难题，相关成果以《人造细胞内糖酵解代谢通路的构建用于氨基酸合成和细胞可逆形变》（Construction of glycolysis metabolic pathway inside an artificial cell for the synthesis of amino acid and its reversible deformation）为题发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上，可帮助理解细胞工作机制，为具有复杂代谢功能人造细胞的构建提供基础。

糖酵解是生物体获取能量的重要途径之一，对生命活动至关重要。目前，人造细胞研究中缺乏糖酵解代谢通路的构建，在人造细胞内构建从葡萄糖到丙酮酸的代谢路径是该领域的重大挑战。

基于上述挑战，韩晓军教授团队模拟了古菌糖酵解途径，将该途径中所涉及的酶包封于人造细胞内，实现了从葡萄糖到丙酮酸的转化。团队以丙酮酸分子为基础在人造细胞内实现了丙酮酸的合成，以及人造细胞的可逆形变，在糖酵解人造细胞内加入丙氨酸脱氢酶，实现了丙酮酸到丙氨酸的转化。丙氨酸在生物体内具有重要的生理功能，团队将糖酵解代谢通路、线粒体、肌动蛋白等共同载入人造细胞，糖酵解生成的丙酮酸分子刺激线粒体合成ATP，ATP驱动肌动蛋白单体聚合为肌动蛋白丝，从而使人造细胞从圆形变为椭球形，经激光照射后肌动蛋白丝解聚，人造细胞由椭球形恢复为圆形，实现了人造细胞的可逆形变。该成果为具有复杂代谢功能人造细胞的构建提供了思路，为自主人造细胞的构建奠定了基础。

哈工大为论文唯一通讯单位。化工与化学学院韩晓军教授、张祥祥助理教授为论文通讯作者，博士研究生杨博宇、助理研究员李超为论文共同第一作者，博士研究生任永硕、王玮琛参与相关研究工作。

该研究获国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金联合基金重点项目、中国博士后科学基金等资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/jacs.4c06227        

人造细胞内糖酵解代谢引发细胞可逆形变