中科院青島能源所開發(fā)出“油脂結(jié)構(gòu)定制化”微藻細胞工廠

2019-02-25 16:50:37

日前，中科院青島能源所單細胞中心研究證明

，自然界中存在對于二十碳五烯酸（EPA）

、亞油酸（LA）等多不飽和脂肪酸（PUFAs）分子具有選擇性的II型二酰甘油?div id="jfovm50" class="index-wrap">；D(zhuǎn)移酶（DGAT2），并基于此示范了甘油三酯（TAG）之PUFA組成“定制化”的工業(yè)微藻細胞工廠

。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《分子植物》

。

甘油三酯是地球上能量載荷最高、結(jié)構(gòu)最多元的生物大分子之一

，因此它們是地球上動物、植物和人體中能量與碳源的存儲載體與通用“貨幣”

，也是生物柴油的重要來源

。每個TAG分子由1個甘油分子和其上搭載的3個脂肪酸（FA）分子構(gòu)成，后者的飽和度與碳鏈長度等特征決定了TAG分子的營養(yǎng)功效

、燃油特性與經(jīng)濟價值

。

是否能夠“定制化設(shè)計”TAG上的這三個FA的組成，來服務(wù)于精準健康與特種生物燃料合成呢

？

微擬球藻是一種能夠?qū)㈥柟?div id="d48novz" class="flower left">

、海水和二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為TAG的工業(yè)產(chǎn)油微藻，在世界各地被作為一種燃料細胞工廠和高值餌料藻規(guī)模培養(yǎng)

。其藻油中同時含有飽和脂肪酸（SFAs）

、單不飽和脂肪酸（MUFAs）與PUFAs。如果MUFAs含量高

，藻油較適合作為優(yōu)質(zhì)液體燃料

，服務(wù)于能源市場；而如果PUFAs含量高

，藻油則更適合作為人體保健品

。

青島能源所單細胞中心前期在微擬球藻中發(fā)現(xiàn)了三個DGAT2，分別對于SFAs

、MUFAs和PUFAs這三大類FA具有一定的底物偏好性

。但是，PUFAs中涵蓋了數(shù)十種不同飽和度和鏈長的FA分子

，其化學(xué)特性不同

、營養(yǎng)功效各異，能否在單種PUFA分子的精度

，實現(xiàn)TAG分子的理性設(shè)計呢

？

該中心辛一、申琛等人在微擬球藻中發(fā)現(xiàn)了兩個全新的II型DGAT2蛋白元件

，它們均在葉綠體上參與了TAG組裝

，卻分別對EPA和LA具有特異的底物偏好性，繼而通過在微擬球藻中調(diào)節(jié)上述DGAT2的轉(zhuǎn)錄水平

，實現(xiàn)了TAG分子上EPA和LA組成的理性控制

。

工業(yè)微藻TAG中EPA和LA組成可控性的證明

，為利用合成生物學(xué)手段生產(chǎn)自然界不存在或稀有的、具有特殊燃料特性或營養(yǎng)功效的“特種TAG”打開了大門

。同時

，這種設(shè)計TAG分子結(jié)構(gòu)的方法，為基于工業(yè)微藻乃至動植物底盤來規(guī)模生產(chǎn)“精準燃料”和“精準營養(yǎng)”提供了嶄新思路

。

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