三羧酸循环也可以反着来！

三羧酸循环也可以反着来！

      三羧酸循环（TCA循环）是能量代谢的一般途径，可将食物中的糖、脂、蛋白质三大营养物质最终转化为能量和CO₂，过去人们认为这一过程是不可逆的。

      近日来自德国明斯特大学的Ivan A. Berg研究团队和慕尼黑工业大学的Wolfgang Eisenreich团队合作在《Nature》上发表题为“High CO₂ levels drive the TCA cycle backwards towards autotrophy”的文章，作者发现在厌氧微生物中，TCA循环（包括认为不可逆的柠檬酸合成酶反应）可以逆向运行并用于碳的自养固定。逆向运行TCA循环需要铁氧还蛋白依赖性2-酮戊二酸合酶和极高水平的柠檬酸合酶(细胞中超过7%的蛋白质)。在这一途径中，柠檬酸合酶取代了还原性TCA循环中的ATP柠檬酸裂解酶，导致循环每转一圈消耗ATP当量减少。本研究中，作者用Hippea maritima细菌在高CO₂分压驱动下，通过丙酮酸合酶催化丙酮酸还原羧化除去乙酰辅酶A，表明Hippea maritima细菌的逆向TCA循环过程。

      结果阐明，含有极高水平柠檬酸合酶的细菌，在高CO₂浓度的推动下，将CO₂转化为乙酰辅酶A，乙酰辅酶A再通过CO₂转化为丙酮酸，丙酮酸进一步转化为糖、脂和氨基酸，从而实现TCA循环的逆循环。这不仅为CO₂固定途径的研究和设计提供了一个新的视角，还提供了探究古代历史的新大门。

参考文献：Steffens L, Pettinato E, Steiner TM, Mall A, König S, Eisenreich W, Berg IA. High CO2levels drive the TCA cycle backwards towards autotrophy. Nature 2021;592(7856): 784-788.

撰写人：钱庆华/宋亚平