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水生所在微藻脂質代謝研究中取得关键進展
作者: 袁丽 | 2020-09-27 | 浏览量:

  三酰基甘油酯(triacylglycerolTAG)是光合單細胞生物——微藻的主要儲存能量物質,是制備微藻生物柴油的原料,在人類健康及動物飼料領域中也具有廣闊的應用前景。在分子水平上理解微藻三酰基甘油酯的合成機理對利用生物技術提高油脂産量具有关键的指導意義。 

  近日,中國科學院水生生物研究所藻类生物技术和生物能源研发中心的研究人员首次纯化了微藻脂质代谢相关的膜蛋白、三酰基甘油生物合成的关键酶——溶血磷脂酸酰基轉移酶CrLPAAT1,並進行了系統的生化研究。研究結果表明,經純化的重組CrLPAAT1C16:0-CoA具有明顯的偏好性,並且這種偏好性的主要原因並不是酶與酰基供體的親和力大小,而是酰基供體引發酶的構象發生改變的能力。該研究還發現CrLPAAT1與脂質合成通路上遊的甘油三磷酸酰基轉移酶CrGPAT1間存在特異性結合,這兩個酶的結合和解離受到中間産物濃度的調控。研究人員推測這可能代表著脂質合成過程中的一種新的調控機制,即生化反應的中間産物的積累可以直接減弱蛋白質互作強度,從而控制進入脂質合成途徑的碳流通量(圖1)。該發現爲解析微藻脂質代謝調控機制提供了一個全新的研究思路。 

 

  1 萊茵衣藻GPAT1LPAAT1结合和解离调控油脂合成机制示意圖 

  在對CrLPAA1過表達藻株的深入研究中,團隊還發現了一種新的涉及調控碳分配的基因GNAT19General control nonrepressible 5 -related N-acetyltransferase19)。在萊茵衣藻细胞内过量表达该基因,能够使微藻细胞在缺氮条件下的生物量产量比對照提高70%以上,總碳水化合物與澱粉含量則提高1倍以上。據此推測CrGNAT19的表達可被油脂代謝通路中特定底物的上調表達所調控,在調節細胞碳流分配中起核心調控作用(圖2)。CrGNAT19是目前已發現的爲數不多的可以用于增強微藻生物量産量的靶基因,在生物技術上的應用潛力巨大。 

 

  2 萊茵衣藻LPAAT1介导的碳流调控模式圖 

  以上研究結果分別以Microalgal plastidial lysophosphatidic acid acyltransferase interacts with upstream glycerol-3-phosphate acyltransferase and defines its substrate selectivity via the two transmembrane domainsIdentification and biotechnical potential of a Gcn5-related N-acetyltransferase gene in enhancing microalgal biomass and starch production爲題,發表在《Algal Research》和《Frontiers in Plant Science》雜志上,第一作者分別爲黃麟飛、余麗華(共同第一作者)和李中澤、曹黎(共同第一作者),文章通訊作者爲韓丹翔、袁麗(共同通訊作者)。該研究得到國家重點研發計劃、中科院重點部署項目和國家開發投資公司項目的資助。    

  文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.algal.2019.101758. 

  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.544827. 

   

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