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乐鱼体育APP:工业微藻细胞进入“藻油品质定制化”时代

发布时间:2021-11-22    来源:乐鱼体育54168

本文摘要:从中科院得知,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心带领的还包括美国马里兰大学、北京大学、中科院水生生物研究所等在内的国际合作团队,通过阐述与调控微拟球藻中一系列内源II型二酰甘油酰基转移酶(DGAT2)的分工与合作机制,证明工业微藻的藻油饱和度需要自定义化地人工设计,从而将扰藻细胞工厂跳入“藻油品质自定义化”时代。

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从中科院得知,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心带领的还包括美国马里兰大学、北京大学、中科院水生生物研究所等在内的国际合作团队,通过阐述与调控微拟球藻中一系列内源II型二酰甘油酰基转移酶(DGAT2)的分工与合作机制,证明工业微藻的藻油饱和度需要自定义化地人工设计,从而将扰藻细胞工厂跳入“藻油品质自定义化”时代。该工作于10月27日在线公开发表于MolecularPlant。

  工业产油微藻可通过光合作用,将二氧化碳和水规模化、必要地制备为低能量密度的油脂分子(甘油三酯;TAG)。甘油三酯上脂肪酸碳链的饱和度,则要求了藻油是合适用作生物柴油,还是合适作为营养品。因此,饱和度是要求藻油的品质、用途与经济价值的*关键因素之一。

但是,能否基于工业微藻底盘细胞,构建藻油饱和度的理性设计呢?  微拟球藻是一种在世界各地均可在室外大规模培育的工业微藻,它们具备生长速度快、二氧化碳耐受性能力强劲、强大累积油脂、海水淡水均可培育等引人注目优点,因此已沦为国内外生物能源领域的主要研究模式与产业代表藻种之一。微拟球藻藻油中同时所含饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)与多不饱和脂肪酸(PUFA)。

如果MUFA含量低,藻油合适作为优质液体燃料,服务于能源市场;而如果PUFA(如EPA等)含量低,藻油则更加合适作为人体保健品,服务于营养品与食品市场。因此,如果需要在同一底盘细胞中构建SFA、MUFA、PUFA比例的人为调控甚至理性设计,就能构建藻油品质、用途与价值的高度高效率与灵活性转换。这一细胞工厂特性对于适应环境多变的生物能源市场需求、*大程度减少产品生产与转换的成本具备最重要意义,同时对于在严苛极端环境(如火星等)下建构基于二氧化碳的“单碳红藻多联产模式”,灵活性高效率地制备人类存活必须的能源、材料与食品具备类似的战略价值。

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  单细胞中心等前期找到,在海洋微拟球藻基因组中编码有多达11个II型二酰甘油酰基转移酶编码基因(DGAT2),它们催化剂甘油三酯制备中的*后一步也是关键一步。动物和高等植物中经常只有1-2个DGAT2,为何海洋微拟球藻具备远超过未知所有物种的DGAT2家庭成员数目呢?为了答案上述问题,研究人员通过在酵母中的传达与功能分析、在体外的酶活检验、进而在微拟球藻中的过传达与基因敲打低等层层了解的实验策略,找到其中DGAT2A、DGAT2D与DGAT2C具备TAG制备酶活性,而且这三个DGAT2家庭成员分别偏爱饱和状态、单不饱和和多不饱和的脂酰CoA底物。基于此,研究人员明确提出了比前期工作了解了一大步的油脂制备机制模型,指出其中分别来自于三个有所不同祖先的DGAT2A、DGAT2D与DGAT2C,在长年的共演化过程中,构成了迥异却有序的底物偏爱性,而且在TAG制备的流水线上展开着精巧的功能分工与时空协作。

  令人惊讶的是,DGAT2A、DGAT2D与DGAT2CmRNA本的比较金属量与TAG上SFA、MUFA与PUFA的比例呈现出于是以涉及,伴随着一个精巧却简练的藻油饱和度掌控机制。利用这一点,研究人员更进一步,通过人为掌控DGAT2A、DGAT2D与DGAT2C三者间mRNA本的比较金属量,构建了藻油中SFA、MUFA与PUFA比重的理性设计,从而生产出有了饱和度“自定义化”的藻油。这近二十株微拟球藻工程株的TAG产品中,SFA、MUFA与PUFA比重的变化幅度分别超过了1.3倍,3.7倍与11.2倍,解释在单一工业微藻底盘上,藻油作为燃料或营养品的用途与价值具备较好的可控性与可塑性。


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