研讨开辟出脂肪酸链长精准可调的工业产油微藻

脂肪酸在细胞中以能量存储分子、膜脂、旌旗灯号分子等模式广泛存在，并普遍利用于生物燃料、养分与安康、资料化工等家当。作为末尾含有一个羧基的脂肪族碳氢链，碳链长度是决议脂肪酸功效、代价和用途的症结因素之一。近日，中国迷信院青岛生物动力与进程研讨所单细胞中间开辟出脂肪酸“全链长范畴”、“单位链长精度”精准可调的工业产油微藻，并提收工业微藻中脂肪酸链长调控的分子机制模子，相关研讨结果颁发在《代谢工程》上。

基于碳链长度，脂肪酸可分为短链、中链、长链和超长链四类。超长链脂肪酸如花生四烯酸（ARA）和二十碳五烯酸（EPA）等是人类和植物的养分弥补剂，而长链和中链脂肪酸是动动物脂肪的次要身分，也是抗菌剂、润滑油、洗濯剂、外表活性剂和等诸多工业产物的症结身分。每种链长的脂肪酸都有其特别功效。是以，可继续和情况敌对的脂肪酸临盆，依赖于“全链长范畴”、“单位链长精度”精准可调的脂肪酸细胞工场。

作为一种“负碳”的细胞工场，工业微藻可能在光能驱动下，将二氧化碳和水规模化地转化成各类链长的脂肪酸（从C8到C22以上），但每种工业微藻的脂肪酸链长构成通常稳定且具物种特同性，因而难以机动可控地合成各类链长的脂肪酸分子。为此，青岛动力所单细胞中间助理研讨员王勤涛和年夜连理工年夜学副传授冯延宾率领的研讨小组，在工业产油微藻——陆地微拟球藻中，发现一个定位于细胞质中属于PKS体系的二类酯酰-ACP硫酯酶NoTE1，可进步C16和C18的含量并下降C20的含量，从而可用于感性调控长链和超长链脂肪酸的绝对含量。进一步研讨发现，来自一种低等动物湿地萼距花（Cuphea palustris）的硫酯酶CpTE，可能年夜幅提升C8和C10等中链脂肪酸在微拟球藻细胞中的比重。是以，年夜范畴挑选分歧物种起源的硫酯酶，关于脂肪酸细胞工场的构建具备紧张意义。然而CpTE的人造构造决议了其关于C8和C10的偏好性，是以难以调控C12的含量。为解决该成绩，研讨职员应用酶工程感性改革了CpTE与底物链长选择性相关的构造域，将其底物偏好性从C8和C10酿成C12。进一步试验证明，定名为mCpTE的这一新酶能年夜幅度进步微拟球藻中C12的含量。

该研讨结合运用代谢工程和卵白质工程，初次完成微藻中“全链长范畴”、“单位链长精度”的脂肪酸含量调控（如图），并在此根底上提出微拟球藻合成脂肪酸的分子机制模子：细胞应用PKS路径、去饱和延伸路径和FAS体系三条脂肪酸合成路径，别离修饰分歧碳链长度脂肪酸的链长。该机制模子为针对脂肪酸链长的工业产油微藻分子育种提供了试验根据和实际根底。

在陆地微拟球藻中，青岛动力所单细胞中间科研职员后期已示范了基于分歧饱和度的脂肪酸分子来合成“定制化油脂分子”（Xin， et al， Molecular Plants， 2017， 2019），该研讨则进一步证实了感性调控脂肪酸链长的可行性。一系列研讨任务展出微拟球藻作为一种“负碳”油脂细胞工场服务于生物燃料、养分与安康、资料化工等家当的微小后劲。(100yiyao.com）