Glycolysis/gluconeogenesis specialization in microbes is driven by biochemical constraints of flux sensing

恶臭假单胞菌 生物 糖异生 糖酵解 焊剂(冶金) 代谢通量分析 代谢物 新陈代谢 代谢途径 生物化学 碳通量 系统生物学 利基 细胞生物学 生态学 计算生物学 生态系统 化学 有机化学
作者
Severin Josef Schink,Dimitris Christodoulou,Avik Mukherjee,Edward Athaide,Viktoria Brunner,Tobias Fuhrer,Gary A. Bradshaw,Uwe Sauer,Markus Basan
出处
期刊:Molecular Systems Biology [Springer Nature]
卷期号:18 (1) 被引量:21
标识
DOI:10.15252/msb.202110704
摘要

Central carbon metabolism is highly conserved across microbial species, but can catalyze very different pathways depending on the organism and their ecological niche. Here, we study the dynamic reorganization of central metabolism after switches between the two major opposing pathway configurations of central carbon metabolism, glycolysis, and gluconeogenesis in Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Pseudomonas putida. We combined growth dynamics and dynamic changes in intracellular metabolite levels with a coarse-grained model that integrates fluxes, regulation, protein synthesis, and growth and uncovered fundamental limitations of the regulatory network: After nutrient shifts, metabolite concentrations collapse to their equilibrium, rendering the cell unable to sense which direction the flux is supposed to flow through the metabolic network. The cell can partially alleviate this by picking a preferred direction of regulation at the expense of increasing lag times in the opposite direction. Moreover, decreasing both lag times simultaneously comes at the cost of reduced growth rate or higher futile cycling between metabolic enzymes. These three trade-offs can explain why microorganisms specialize for either glycolytic or gluconeogenic substrates and can help elucidate the complex growth patterns exhibited by different microbial species.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
alu完成签到,获得积分10
刚刚
求求了完成签到,获得积分10
刚刚
路人甲发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
闪闪尔竹完成签到 ,获得积分10
2秒前
酷波er应助夏梓硕采纳,获得10
2秒前
BinFang完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
科研干冲冲冲完成签到,获得积分10
3秒前
隐形曼青应助ZWQ采纳,获得10
3秒前
依然小爽发布了新的文献求助10
4秒前
狂啸勇士苏完成签到,获得积分10
5秒前
血魂双分发布了新的文献求助20
6秒前
苏苏发布了新的文献求助10
6秒前
华仔应助zsl采纳,获得10
7秒前
8秒前
9秒前
斯文败类应助zcz采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
kk发布了新的文献求助10
10秒前
隐形曼青应助路人甲采纳,获得10
10秒前
wangerer完成签到,获得积分10
11秒前
光亮向真完成签到,获得积分10
12秒前
xiaoxiao完成签到,获得积分10
12秒前
lily发布了新的文献求助10
12秒前
旧雨新知发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
欢呼妙菱发布了新的文献求助30
14秒前
14秒前
科目三应助高贵的广山采纳,获得20
15秒前
PHY发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
桐桐应助娟不卷采纳,获得10
16秒前
livresse发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
17秒前
Circle发布了新的文献求助30
18秒前
能干戎发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Geist der Kunst und Kultur 1000
Social Psychology in the Real World 800
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7411851
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9015854
关于积分的说明 19203719
捐赠科研通 7043798
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3233503
关于科研通互助平台的介绍 2395753
邀请新用户注册赠送积分活动 2215566