基于转录组学和13C靶向代谢组学分析，对CO2对Clostridium kluyveri中链延长作用的新机制见解

《Water Research》：A Novel Mechanistic Insight into CO 2 Effects on Chain Elongation in Clostridium kluyveri Based on Transcriptomic and 13C-Targeted Metabolomic Analyses

该研究系统解析了关键生理调节剂IC如何通过整合转录组代谢流分析与13C标记代谢组学，耦合产丙酸梭菌的生长动力学与目标产物合成机制，阐明IC通过增强FMN/FAD合成驱动逆β-氧化循环提升丙酸产量的作用。

　　

霍伟忠|叶荣|胡彤|邵玉超|郑泽琳|张瑞福|卢文静|沈启荣

清华大学环境学院，北京100084，中国。

章节摘要

接种物与培养基

Clostridium kluyveri（DSM 555）购自德国微生物与细胞培养物中心（DSMZ），并按照我们之前的研究（Huo等人，2024年；Huo等人，2023a年）在改良的DSM-52培养基上培养。该培养基含有矿物质储备溶液和维生素溶液，具体配方参考我们之前的研究（Huo等人，2023a年）（见支持信息）。将培养基的pH值调整至7.5 ± 0.1，然后分装到200毫升的瓶子中。在用氮气（N₂）对瓶子进行置换之前...

IC浓度对Clostridium kluyveri发酵的影响

在一个以乙醇和乙酸为底物的链延长发酵系统中，乙醇作为电子供体，乙酸作为电子受体，丁酸是链延长过程中的中间代谢产物，而己酸是目标产物。随着IC浓度的增加，乙醇的利用率也随之提高。在IC-70、IC-140、IC-280和IC-420实验中，发酵结束时乙醇的利用率分别达到了25.2%、44.3%和57.8%...

结论

本研究通过整合转录组通量分析和13C标记的代谢组学分析，系统地揭示了IC作为关键生理调节因子，将Clostridium kluyveri的生长动力学与己酸生物合成过程联系起来。研究表明，IC通过以下方式显著调控Clostridium kluyveri的生长与己酸的生产：（1）促进黄素辅因子（FMN/FAD）的合成，从而驱动β-氧化逆反应，进而提高己酸的产量...

CRediT作者贡献声明

霍伟忠：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学设计，实验设计，数据管理，概念构思。叶荣：数据分析。胡彤：数据管理。邵玉超：数据分析。郑泽琳：数据管理。张瑞福：概念构思。卢文静：撰写 – 审稿与编辑，项目监督，资源协调。沈启荣：资源获取，资金申请。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：21976101）、国家重点研发计划（项目编号：2024YFD1700700）、中国博士后科学基金会博士后资助计划（项目编号：GZB20250567）以及江苏省优秀博士后人才资助计划（项目编号：2025ZB492）的支持。