qy球友会(千亿)开发出 “油脂结构定制化”的微藻细胞工厂
微拟球藻(Nannochloropsis spp.)是一种能够将阳光、海水和二氧化碳直接转化为TAG的工业产油微藻,在世界各地作为一种燃料细胞工厂和高值饵料藻规模培养。其藻油中同时含有饱和脂肪酸(SFAs)、单不饱和脂肪酸(MUFAs)与PUFAs。如果MUFAs含量高,藻油较适合作为优质液体燃料,服务于能源市场;而如果PUFAs含量高,藻油则更适合作为人体保健品。单细胞中心前期在微拟球藻发现了三个DGAT2,分别对于SFAs、MUFAs和PUFAs这三大类FA具有一定的底物偏好性(Xin, et al, Mol Plant, 2017)。但是,PUFAs中涵盖了数十种不同饱和度和链长的FA分子,其化学特性不同、营养功效各异,能否在单种PUFA分子的精度,实现TAG分子的理性设计呢?
针对上述问题,qy球友会(千亿)单细胞中心辛一、申琛等人在微拟球藻中又发现了两个全新的DGAT2蛋白元件,它们均在叶绿体上参与了TAG组装,却分别对二十碳五烯酸(EPA)和亚油酸(LA)具有特异的底物偏好性。继而顺利获得在微拟球藻中调节上述DGAT2的转录水平,实现了TAG分子上EPA和LA组成的理性控制(图1)。EPA和LA均属于“人体必需脂肪酸”,人体自身无法合成,必须从食物中取得。EPA对于治疗冠状动脉心脏病、高血压和炎症有效,而LA则能降低血液胆固醇,预防动脉粥样硬化。因此,工业微藻TAG中EPA和LA组成可控性的证明,为大规模、低成本合成自然界中稀少或不存在、却具特殊药物功效或燃料特性的TAG分子奠定了基础。同时,这种顺利获得利用油脂组装元件之间不同的底物选择性,来理性设计TAG分子结构的方法,为基于工业微藻乃至动植物底盘来规模生产“精准燃料”和“精准营养”给予了崭新思路。
本项目由qy球友会(千亿)单细胞中心徐健研究员主持,与中科院水生生物研究所合作完成,得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和青能所“一三五”项目的支持。(文/图 辛一)
图1 工业产油微藻中甘油三酯(TAG)分子结构的理性设计
原文链接:http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(18)30374-5
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