摘要甲基辅酶 M 还原酶 (MCR) 催化甲烷生成的最后步骤,甲烷生成是一种微生物代谢,几乎所有的生物甲烷排放到大气中都是由它引起的。几十年的生化和结构研究已经对 MCR 的体外功能产生了详细的了解,但对于 MCR 和甲烷产菌生理之间的相互作用知之甚少。例如,虽然通常说 MCR 催化甲烷生成的限速步骤,但这尚未经过明确的测试。在本研究中,为了更直接地了解 MCR 对甲烷八叠球菌生长的控制,我们生成了一种染色体上具有可诱导的 mcr 操纵子的菌株,从而可以仔细控制 MCR 表达。我们表明,在底物充足的分批培养中,MCR 不会限制生长速率。但是,通过仔细滴定 MCR 表达,可以获得生长限制状态。对经历 MCR 限制的 M. acetivorans 进行转录组分析,揭示了一种整体反应,其中数百种基因在不同功能类别中存在差异表达。值得注意的是,MCR 限制导致甲基硫醚甲基转移酶的强烈诱导,这可能是由于代谢中间体的循环不足造成的。此外,mcr 操纵子不受转录调控,即它是组成性表达的,这表明当细胞经历营养受限或应激条件时,MCR 的过量可能是有益的。总之,我们表明存在广泛的细胞 MCR 浓度可以维持最佳生长,这表明合成代谢反应等其他因素可能是产甲烷生长的限速因素。
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