来自加拿大皇后大学（Queen's University）生物化学系与北京师范大学的研究人员，成功测定了大肠杆菌双功能蛋白——异柠檬酸脱氢酶（ICDH）磷酸激酶/磷酸酶（AceK）及其与底物复合物的晶体结构。这一突破性成果揭示了大肠杆菌和沙门氏菌等细菌如何在低营养环境（如水环境）中生存的调控机制，有望为获得更安全的饮用水和更廉价的生物发酵制品提供新思路。研究成果发表于《Nature》杂志。

文章的通讯作者是加拿大皇后大学的贾宗超教授，他于2004年受聘为国家教育部长江学者奖励计划讲座教授，并任北京师范大学长江学者教授。第一作者是目前在北京师范大学工作的郑积敏博士。研究人员发现，AceK蛋白作为一种调控蛋白，能够帮助某些细菌（如大肠杆菌和沙门氏菌）在低营养环境中存活。这一发现有助于减少水中的细菌污染（如大肠杆菌），并可能降低生物发酵试剂和药物（如胰岛素）的生产成本，同时具有环保意义。

该成果的独特之处在于，一种开启和关闭机制发生在同一蛋白的同一活性中心上。通常情况下，这两种相对活性需要两个不同的“活性位点”。贾教授表示：“从蛋白功能层面来看，这是首次发现的研究成果。”这一发现为后续研究打开了大门：科学家可以通过设计调控AceK开关的药物，使细菌在水中无法生存，从而净化饮用水，避免类似加拿大Walkerton水污染事件（导致7人死亡、2000多人患病）的悲剧重演。

贾教授解释道：“虽然一般生物体在缺乏营养时无法生存，但AceK机制却能让一些细菌在低营养条件下存活一段时间，从而引发污染及健康问题。”相反，如果能设计出使支路开关开启的分子，对生物技术公司而言则是福音——在发酵过程中，可利用这一机制合成胰岛素等产物，并采用更便宜的醋酸盐作为发酵液，从而大幅降低发酵成本，同时减少二氧化碳排放，更有利于环保。

“虽然目前我们尚未找到治理大肠杆菌等引起水污染的有效途径，但我们展示了一种模式：设计能使这些细菌在水中无法生存的分子。”贾教授比喻道，“这就如同我们已经了解了锁的工作原理，现在需要的是设计一把钥匙。”

（生物通：张迪）