近日，我组与中科院青岛能源所单细胞中心徐健研究员团队合作，在开发高产中链甘油三酯（Mid-chain Triacylglycerides，MCT）的工业产油微藻细胞工厂方面取得新进展，揭示了微藻细胞中调控MCT合成的分子机制。
高产中链甘油三酯（MCT）的工业微藻细胞工厂
MCT是指含有三条中链脂肪酸（MCFA，由8至12个碳原子构成）的甘油三酯，是一种特殊的植物油脂。MCT不需要胆盐即可完整地被吸收到小肠粘膜进入细胞内，并直接以脂肪酸形式由门静脉进入肝脏，可为身体快速供能，不会形成脂肪在体内堆积。因此，MCT可用于减肥、促进能量代谢以及促进脑退化人群的恢复，具有极高的临床药用价值。
目前MCT主要通过水解、过滤和再酯化棕榈油或椰子油生产，但棕榈和椰子仅可在热带和亚热带地区种植，且通常植物只有3%的干重会以油脂的形式储存，因此亟需开发一种更高效和环保的MCT生产方式。
微拟球藻（Nannochloropsisspp.）是一种能够将阳光、海水和二氧化碳直接转化为甘油三酯（TAG）的工业产油微藻，其TAG中含有超过20种脂肪酸。TAG中脂肪酸的饱和度和链长是决定藻油经济价值的两大关键指标。是否能够通过“定制化设计”TAG上的脂肪酸长度，从而利用微拟球藻来实现MCT的合成呢？
针对这一问题，研究团队通过MCFA介导的酵母异源表达和体外酶学实验结合非靶向脂质组学分析技术，发现在微拟球藻中仅有两个II型二酰甘油酰基转移酶（NoDGAT2）能够组装MCFA为MFA。其中，NoDGAT2D负责组装C8到C18等各种链长的脂肪酸；而NoDGAT2H专门组装C8和C12这两种MCFA。亚细胞定位实验进一步证明这两个DGAT2均在叶绿体上参与了TAG的组装。进一步，研究团队在微拟球藻中理性调控上述两个DGAT2的转录水平，并结合其他多个外源MCT合成酶的表达，构建了高产MCT的工程藻株。在峰值产油阶段，工程藻株的MCT含量比野生型提高了64.8倍。该研究实现了以工业微藻为底盘，生产结构可定制化设计的油脂分子，为从CO2一步法生物合成各种具特殊性能的燃油与食用油产品奠定了基础。
相关研究成果以“Medium-chain triglyceride production inNannochloropsisvia a fatty acid chain length discriminating mechanism”为题，于近日发表在《植物生理学》Plant Physiology杂志上。该工作的共同第一作者为青岛能源所的辛一、王勤涛和申琛，共同通讯作者为我组胡春秀副研究员、青岛能源所单细胞中心徐健研究员。上述工作得到国家重点研发计划、大连化物所-青岛能源所融合基金项目、国家自然科学基金和山东省自然科学基金的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac396
Yi Xin#,*, Qintao Wang#, Chen Shen#, Chunxiu Hu*, Xianzhe Shi, Nana Lv, Xuefeng Du, Guowang Xu, Jian Xu*. Medium-chain triglyceride production inNannochloropsisvia a fatty acid chain length discriminating mechanism. Plant Physiology, 2022.
(图/文 辛一、胡春秀）
