甘油三酯（TAG）是地球上能量載荷、結構最多元的生物大分子之一，因此它們是地球上動(dòng)物、植物和人體中能量與碳源的存儲載體與通用貨幣，也是生物柴油的重要來(lái)源。每個(gè)TAG分子由一個(gè)甘油分子和其上搭載的三個(gè)脂肪酸（FA）分子構成，后者的飽和度與碳鏈長(cháng)度等特征，決定了TAG分子的營(yíng)養功效、燃油特性與經(jīng)濟價(jià)值。是否能夠“定制化設計”TAG上這三個(gè)FA的組成，來(lái)服務(wù)于精準健康與特種生物燃料合成呢？
中國科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所單細胞中心證明，自然界中存在對于二十碳五烯酸（EPA）、亞油酸（LA）等多不飽和脂肪酸分子（PUFAs）具有選擇性的II型二酰甘油?；D移酶（DGAT2），并基于此示范了TAG之PUFA組成“定制化”的工業(yè)微藻細胞工廠(chǎng)。這一發(fā)現為利用合成生物學(xué)手段，生產(chǎn)自然界不存在或稀有的、具有特殊燃料特性或營(yíng)養功效的“特種TAG”打開(kāi)了大門(mén)。這一成果在線(xiàn)發(fā)表于Molecular Plant。
微擬球藻（Nannochloropsis spp.）是一種能夠將陽(yáng)光、海水和二氧化碳直接轉化為T(mén)AG的工業(yè)產(chǎn)油微藻，在世界各地作為一種燃料細胞工廠(chǎng)和高值餌料藻規模培養。其藻油中同時(shí)含有飽和脂肪酸（SFAs）、單不飽和脂肪酸（MUFAs）與PUFAs。如果MUFAs含量高，藻油較適合作為優(yōu)質(zhì)液體燃料，服務(wù)于能源市場(chǎng)；而如果PUFAs含量高，藻油則更適合作為人體保健品。單細胞中心前期在微擬球藻發(fā)現了三個(gè)DGAT2，分別對于SFAs、MUFAs和PUFAs這三大類(lèi)FA具有一定的底物偏好性（Xin， et al， Mol Plant， 2017）。但是，PUFAs中涵蓋了數十種不同飽和度和鏈長(cháng)的FA分子，其化學(xué)特性不同、營(yíng)養功效各異，能否在單種PUFA分子的精度，實(shí)現TAG分子的理性設計呢？
針對上述問(wèn)題，青島能源所單細胞中心辛一、申琛等人在微擬球藻中又發(fā)現了兩個(gè)全新的DGAT2蛋白元件，它們均在葉綠體上參與了TAG組裝，卻分別對二十碳五烯酸（EPA）和亞油酸（LA）具有特異的底物偏好性。繼而通過(guò)在微擬球藻中調節上述DGAT2的轉錄水平，實(shí)現了TAG分子上EPA和LA組成的理性控制（圖1）。EPA和LA均屬于“人體必需脂肪酸”，人體自身無(wú)法合成，必須從食物中獲得。
EPA對于治療冠狀動(dòng)脈心臟病、高血壓和炎癥有效，而LA則能降低血液膽固醇，預防動(dòng)脈粥樣硬化。因此，工業(yè)微藻TAG中EPA和LA組成可控性的證明，為大規模、低成本合成自然界中稀少或不存在、卻具特殊藥物功效或燃料特性的TAG分子奠定了基礎。同時(shí)，這種通過(guò)利用油脂組裝元件之間不同的底物選擇性，來(lái)理性設計TAG分子結構的方法，為基于工業(yè)微藻乃至動(dòng)植物底盤(pán)來(lái)規模生產(chǎn)“精準燃料”和“精準營(yíng)養”提供了嶄新思路。
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