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水生所微藻脂质代谢研究获进展

2020-09-27 水生生物研究所
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  三酰基甘油酯(triacylglycerol,TAG)是光合单细胞生物——微藻的主要储存能量物质,是制备微藻生物柴油的原料,在人类健康及动物饲料领域具有应用前景。在分子水平上理解微藻三酰基甘油酯的合成机理,对利用生物技术提高油脂产量具有指导意义。

  中国科学院水生生物研究所藻类生物技术和生物能源研发中心研究人员,纯化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——溶血磷脂酸酰基转移酶CrLPAAT1,并进行系统的生化研究。研究表明,经纯化的重组CrLPAAT1对C16:0-CoA有明显偏好性,且偏好的主要原因不是酶与酰基供体的亲和力大小,而是酰基供体引发酶的构象发生改变的能力。同时,研究发现CrLPAAT1与脂质合成通路上游的甘油三磷酸酰基转移酶CrGPAT1间存在特异性结合,两个酶的结合和解离受到中间产物浓度的调控。研究人员推测这可能代表脂质合成过程中的新调控机制,即生化反应中间产物的积累可直接减弱蛋白质互作强度,从而控制进入脂质合成途径的碳流通量(图1)。该研究为解析微藻脂质代谢调控机制提供新思路。

  在对CrLPAA1过表达藻株的研究中,研究团队发现新的涉及调控碳分配的基因GNAT19(General control nonrepressible 5-related N-acetyltransferase19)。在莱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对照提高70%以上,总碳水化合物与淀粉含量则提高1倍以上。据此推测CrGNAT19的表达可被油脂代谢通路中特定底物的上调表达所调控,在调节细胞碳流分配中起重要的调控作用(图2)。CrGNAT19是目前已发现可用于增强微藻生物量产量的靶基因,在生物技术上应用潜力巨大。

  相关研究结果分别以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为题,发表在Algal ResearchFrontiers in Plant Science上。论文第一作者分别为黄麟飞、余丽华(论文共同第一作者)和李中泽、曹黎(论文共同第一作者),论文共同通讯作者为研究员韩丹翔、高级实验师袁丽。研究工作得到国家重点研发计划、中科院重点部署项目和国家开发投资集团有限公司项目的资助。

  论文链接:12

图1.莱茵衣藻GPAT1和LPAAT1结合和解离调控油脂合成机制示意图

图2.莱茵衣藻LPAAT1介导的碳流调控模式图

打印 责任编辑:董凯悦

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