"Ca. Accumulibacter"共底物代谢协同效应：动态环境中优化能效与生物量的关键机制

这篇研究通过基因组解析宏基因组学与条件性通量平衡分析（cFBA），揭示了废水处理系统中聚磷酸盐积累菌（PAOs）共利用乙酸（acetate）和天冬氨酸（aspartate）的代谢协同机制。研究发现双底物摄取可优化氧化还原平衡，减少8%的ATP损耗，并通过网络拓扑结构产生协同效应，为动态微生物生态系统的资源分配策略提供了新见解。

　　

Highlight

• 共利用乙酸和天冬氨酸使"Ca. Accumulibacter"获得协同代谢优势，生物量得率提升8%并降低ATP净损耗。

• 天冬氨酸代谢产生的NADH支持乙酸转化为聚羟基脂肪酸酯（PHA），而乙酸衍生的乙酰-CoA（acetyl-CoA）促进天冬氨酸摄取，形成双向互补。

Discussion

本研究阐明"Ca. Accumulibacter"通过共底物代谢重构能量分配策略：乙酸依赖糖原循环的能耗过程被天冬氨酸的NADH供给所缓解，而天冬氨酸代谢则利用乙酸途径的中间产物。这种互惠机制揭示了微生物在动态环境中（如EBPR系统）的进化适应策略，为废水处理工艺优化提供了理论依据。

Conclusions

• 乙酸与天冬氨酸共代谢通过NADH/乙酰-CoA交换实现双向协同

• 糖原循环（glycogen cycling）的能耗缺陷可被琥珀酸（succinate）、富马酸（fumarate）等底物的NADH生成途径弥补

• 代谢网络拓扑结构决定三类相互作用：中性、单向协同与双向协同