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原因遺伝子変異は進化の過程で集積する非必須の「ヒッチハイク」変異によって隠されてしまう場合もあるため、新たな代謝機能の進化の機序を詳細に理解することは困難である。著者らはこれまで、合理的に設計された原種の適応的進化実験を行い、CO2固定により糖合成を行うことができるEscherichia coli株を作製した。著者らは今回、この代謝変換の根底にある遺伝的基盤を明らかにした。外来のCalvin-Beonson-Bassham回路で糖由来のすべての代謝構成要素が得られる場合、安定した増殖を可能にするには5つの変異で十分である。これらの変異は、自己触媒的なCO2固定回路からの中間体のバイオマスへの流出に影響を及ぼす酵素（prs、serA、pgi）又は炭素代謝の重要な調節因子（crp、ppsR）のいずれかで見つかっている。サプレッサー解析により、触媒能力の低下は酵素で見つかったすべての変異に共通の特徴であることが明らかになった。以上の知見より、自己触媒回路の代謝的安定性に不可欠で、外来の炭素固定経路を構築する今後の取り組みにとって問題となる酵素の製薬が明確になった。
CO2からの糖合成に対するE. coliの適応の遺伝的基盤