中科院青岛能源所 开发出“油脂结构定制化”微藻细胞工厂

 

甘油三酯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1个甘油分子和其上搭载的3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上的这三个FA的组成，来服务于精准健康与特种生物燃料合成呢？

 

微拟球藻是一种能够将阳光、海水和二氧化碳直接转化为TAG的工业产油微藻，在世界各地被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。

 

青岛能源所单细胞中心前期在微拟球藻中发现了三个DGAT2，分别对于SFAs、MUFAs和PUFAs这三大类FA具有一定的底物偏好性。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？

 

该中心辛一、申琛等人在微拟球藻中发现了两个全新的II型DGAT2蛋白元件，它们均在叶绿体上参与了TAG组装，却分别对EPA和LA具有特异的底物偏好性，继而通过在微拟球藻中调节上述DGAT2的转录水平，实现了TAG分子上EPA和LA组成的理性控制。

 

工业微藻TAG中EPA和LA组成可控性的证明，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。同时，这种设计TAG分子结构的方法，为基于工业微藻乃至动植物底盘来规模生产“精准燃料”和“精准营养”提供了崭新思路。