PDF《科研进展》

3 研究人员生成了在光合自养和异养生长条件下中心 碳代谢和脂质生物合成途径变化的全局模型(图1).研究表明,在异养条件下糖酵解、脂肪酸和 脂质合成受阻以及糖异生途径较为活跃,这一代谢 调控引起的碳前体供应不足直接导致在异养条件下 低水平的脂质积累.上述研究结果一方面确定了调 控靶点为后续代谢工程改造研究奠定了基础,另一 方面也筛选出一系列可能影响油脂积累的代谢标记 物,在此基础上研究人员通过适当补充外源性碳代 谢物,尤其是棕榈酸钾,最终提升了小型黄丝藻异 养细胞的油脂含量(Biotechnol Biofuels, 2018). 上述研究获得国家基金委与国家海洋局经济创 新发展示范城市项目的支持. (文/图 汪辉) 原文链接: Wang H, Zhou WJ, Shao HM, Liu TZ*. A comparative analysis of biomass and lipid content in five Tribonema sp. strains at autotrophic, heterotrophic and mixotrophic cultivation. Algal Research, 2017, 24:284-289. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S2211926417301364 Wang H, Zhang Y, Zhou WJ, Noppol L, Liu TZ*. Mechanism and enhancement of lipid accumulation in filamentous oleaginous microalgae Tribonema minus under heterotrophic condition. Biotechnology for Biofuels, 2018, 11:328. https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral. com/articles/10.1186/s13068-018-1329-z 单细胞中心开发出 油脂结构定制化 的微藻细 胞工厂 徐健研究员带领的单细胞中心研究人员证明自然界中存在对于二十碳五烯酸(EPA)、 亚油酸(LA)等多不饱和脂肪酸分子(PUFAs)具有选择性的II型二酰甘油酰基转移酶 (DGAT2),并基于此示范了TAG之PUFA组成 定制化 的工业微藻细胞工厂.这一发现 为利用合成生物学手段,生产自然界不存在或稀有的、具有特殊燃料特性或营养功效的 特种 TAG 打开了大门. 甘油三酯(TAG)是地球上能量载荷最高、结 构最多元的生物大分子之一,因此它们是地球上动 物、植物和人体中能量与碳源的存储载体与通用货 币,也是生物柴油的重要来源.每个TAG分子由一 个甘油分子和其上搭载的三个脂肪酸(FA)分子构 成,后者的饱和度与碳链长度等特征,决定了TAG 分子的营养功效、燃油特性与经济价值.是否能够 定制化设计 TAG上这三个FA的组成,来服务于

4 图1 工业产油微藻中甘油三酯(TAG)分子结构的理性设计 精准健康与特种生物燃料合成呢?青岛能源所单 细胞中心证明,自然界中存在对于二十碳五烯酸 (EPA)、亚油酸(LA)等多不饱和脂肪酸分子 (PUFAs)具有选择性的II型二酰甘油酰基转移酶 (DGAT2),并基于此示范了TAG之PUFA组成 定 制化 的工业微藻细胞工厂.这一发现为利用合成 生物学手段,生产自然界不存在或稀有的、具有 特殊燃料特性或营养功效的 特种TAG 打开了大 门.这一成果在线发表于Molecular Plant. 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,青岛能源所单细胞中心辛