适应性实验室进化重塑了恶臭假单胞菌的代谢网络，实现了资源高效的乙酸同化

乙酸是一种对微生物生物技术具有吸引力的可再生二碳底物，但其毒性在与工艺相关的浓度下限制了细胞生长和碳利用效率。在本研究中，我们采用适应性实验室进化提高了基因组精简型恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）菌株的乙酸耐受性，并结合全基因组测序、反向工程、转录组学、蛋白质组学和 ^13C-乙酸通量组学，解析了其潜在的适应机制。 在逐步升高乙酸浓度的进化过程中，反复筛选出了 gacA 和 fabB 中的突变，这两个基因分别编码一个全局响应调节因子和一种脂肪酸生物合成酶。对这些突变进行反向工程后，重现了大部分进化获得的表型，包括更短的迟滞期以及显著更高的乙酸生物量得率。多组学分析表明，VI 型分泌系统、碳水化合物储存功能、脂肪酸代谢以及与氧化应激相关的蛋白质均受到抑制，这表明细胞将资源从高代价的应激响应和非必需程序中重新分配。通量组学进一步揭示，EDEMP 循环降低而乙醛酸旁路通量增加，这与乙酸碳在生物量中保留能力的提高一致。上述结果确立了恶臭假单胞菌中乙酸耐受性作为一种资源效率表型的本质，并鉴定出 gacA 和 fabB 是可用于乙酸基生物生产的关键改造靶点。

乙酸是一种具有吸引力的可再生二碳底物，适用于微生物生物技术；然而，在与工艺相关的浓度下，其毒性限制了微生物的生长和碳利用效率。在本研究中，我们采用适应性实验室进化来提高一株基因组精简的恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）对乙酸的耐受性，并结合全基因组测序、反向工程、转录组学、蛋白质组学以及 ^13C-乙酸通量组学，解析了其潜在的适应机制。

在逐步升高乙酸浓度的进化过程中，反复筛选出 gacA 和 fabB 中的突变，这两个基因分别编码一种全局响应调节因子和一种脂肪酸生物合成酶。对这些突变进行反向工程后，恢复了大部分进化所得表型，包括更短的延滞期以及显著提高的乙酸生物量得率。多组学分析表明，VI 型分泌系统、碳水化合物储存功能、脂肪酸代谢以及与氧化应激相关的蛋白质均受到抑制，这表明细胞资源从高代价的应激响应和非必需程序中被重新分配。通量组学进一步揭示，EDEMP 循环降低，而乙醛酸旁路通量增加，这与乙酸碳在生物量中保留效率的提升一致。这些结果表明，恶臭假单胞菌中的乙酸耐受性本质上是一种资源效率表型，并确定了 gacA 和 fabB 是面向乙酸生物生产的可操作靶点。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.746122v1?rss=1

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