从头脂肪酸合成（FAS）是生物体所有领域中最基本的生化过程之一。这种生物合成的第一步是乙酰辅酶A的羧化，产生丙二酰辅酶A，丙二酰CoA由乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）催化。在大多数细菌中，ACC酶已被很好地表征为多亚基酶，而不是真核生物中发现的具有多个功能结构域的单个多肽。尽管存在这种差异，但原核生物和真核生物的ACC酶都含有三个基本功能单位：生物素羧化酶（BC）的同二聚体、生物素羧基载体蛋白（BCCP）和羧基转移酶（CT）的异四聚体α2β2。BC催化前半反应，即与BCCP共价连接的生物素的ATP依赖性羧化。下半反应由CT催化，CT将羧基从羧基生物素转移到乙酰辅酶A，产生丙二酰辅酶A。
与其他关键代谢酶类似，细菌和真核ACC酶都被发现受到下游代谢物的反馈抑制，包括棕榈酰辅酶A和酰化酰基载体蛋白。然而，尽管转录是代谢酶表达的最决定性的调控步骤，但目前对acc基因的转录如何响应代谢变化知之甚少。在大肠杆菌中，编码BC（AccC）和BCCP（AccB）的基因形成一个单一的操纵子，但编码CT-α（AccA）和CT-β（AccD）亚基的基因分别位于染色体的其他地方。然而，在其他细菌中观察到了几种不同的基因组织，一个不寻常的例子是编码多结构域ACC酶的γ-变形杆菌Shewanella oneidensis的accS。有趣的是，这种ACCase在结构域的顺序上明显不同于其真核对应物。
图形摘要（图源自Nucleic Acids Research ）
鉴于整个反应涉及两个单独的半反应，acc基因的表达在大肠杆菌中是协调的也就不足为奇了。尽管缺乏DNA结合基序，但AccB已被提出作为accBC操纵子转录的自动调节因子。CT亚基还具有额外的调节作用，因为CT与accA和accD转录物的复合抑制了这些mRNA的翻译并降低了CT活性，尽管这一概念最近受到了挑战。在类似的情况下，全球调节因子FadR（脂肪酸降解调节因子）被认为在调节大肠杆菌ACC酶的所有三个操纵子中起着直接作用，尽管FadR和accA启动子之间的体外结合尚未得到证实。唯一确认的与一些但不是全部acc操纵子的启动子区域相互作用的转录调控因子来自TetR家族，包括谷氨酸棒杆菌的FasR和阿维链霉菌的SAV5279。然而，由于这两种调节因子通过对各种酰基辅酶a分子作出反应来抑制大量基因，它们似乎以一般方式协调短链酰基辅酶a稳态。
研究描述了在S. oneidensis中发现的LysR型转录调节因子（LTTR）AccR（ACC酶调节因子），它直接和特异性地激活accS基因的转录，使其成为典型的LTTR。研究发现accR的缺失或过表达会损害生长。效应器结合结构域（EBD）的结构表明AccR具有相对较大的效应器结合口袋。多条证据表明乙酰辅酶A是效应物之一。这些线路包括乙酰辅酶A响应性调节、通过等温量热法（ITC）和微尺度热泳（MST）测量揭示的乙酰辅酶A和AccR在体外的直接相互作用，以及通过分子动力学（MD）模拟的计算机模拟。尽管乙酰化发生在AccR的多个残基上，但这种修饰对于检测乙酰辅酶A来说是不必要的。鉴于LTTR是原核生物中最大的转录因子家族之一，研究发现强调了特异性控制ACC酶表达的转录调节因子的存在。
参考消息：
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae960/7850958
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