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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

青島能源所開發(fā)出高產(chǎn)多不飽和脂肪酸的細(xì)胞工廠

2020-10-16 青島生物能源與過程研究所

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　裂殖壺菌（Aurantiochytrium sp.）是目前工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)PUFAs的代表性物種之一，具有高生物量、高油脂含量、易培養(yǎng)等特點(diǎn)。但作為一種非模式真核生物，其遺傳操作體系還不完善，對(duì)油脂合成路徑的理解也非常有限，是進(jìn)一步通過代謝工程提升和改良油脂產(chǎn)量和品質(zhì)的主要障礙。

　　中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所代謝物組學(xué)研究組長(zhǎng)期致力于裂殖壺菌的遺傳改造、作用機(jī)制及代謝工程研究，通過人工改造裂殖壺菌提高其EPA/DHA產(chǎn)量，用于補(bǔ)充現(xiàn)有PUFAs產(chǎn)品的不足。近日，該研究組基于病毒2A肽自剪切的特點(diǎn)，開發(fā)出基于2A肽的裂殖壺菌的多基因表達(dá)體系，實(shí)現(xiàn)裂殖壺菌的多基因表達(dá)，并利用該體系將外源的EPA合成基因簇在裂殖壺菌中進(jìn)行異源表達(dá)，使EPA產(chǎn)量提高5倍。相關(guān)成果發(fā)表在食品科學(xué)領(lǐng)域期刊Journal of Agriculture and Food Chemistry上。

　　同時(shí)，該研究組通過生物信息學(xué)方法，首次鑒定到特異性作用于裂殖壺菌PUFA合成途徑的磷酸泛酰巰基乙胺基?；D(zhuǎn)移酶（Phosphopantetheinyl transferase，PPTase），并通過生理生化實(shí)驗(yàn)確定該P(yáng)PTase的功能特性，將其在裂殖壺菌中進(jìn)行過表達(dá)，使裂殖壺菌的DHA和PUFA產(chǎn)量分別提高36%和18%。相關(guān)成果發(fā)表在Biotechnology for Biofuels上。

　　基于2A肽的多基因表達(dá)系統(tǒng)克服了裂殖壺菌在遺傳操作工具不足難以進(jìn)行多基因共表達(dá)的情況，為裂殖壺菌的遺傳改造提供了新的技術(shù)手段，也為其他真菌中多基因共表達(dá)提供了范例。作用于裂殖壺菌PUFA合成途徑的PPTase的發(fā)現(xiàn)，加深了對(duì)裂殖壺菌PUFA合成的理解，為進(jìn)一步的遺傳改造提供了新靶點(diǎn)。

　　以上工作由代謝物組學(xué)研究組完成，研究員崔球、副研究員宋曉金為通訊作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助。

　　論文鏈接：1 2

基于2A肽的裂殖壺菌多基因表達(dá)體系構(gòu)建

發(fā)酵檢測(cè)裂殖壺菌中的總油脂（TLs）和DHA產(chǎn)量

　　多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs）是構(gòu)成細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分，具有重要生理功能。其中，具有代表性的ω-3型多不飽和脂肪酸二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），是人體自身不能直接從頭合成而又不可缺少的營(yíng)養(yǎng)素。EPA被譽(yù)為“血管清道夫”，具有調(diào)節(jié)血脂、降低血液粘稠度、預(yù)防血栓形成等生理活性，DHA是大腦和視網(wǎng)膜組織中磷脂的重要組成物質(zhì)，皆有助于促進(jìn)人體健康。目前，獲取EPA/DHA產(chǎn)品的主要途徑是海洋漁業(yè)資源提?。ɡ玺~油），但這些來(lái)源的產(chǎn)品也面臨著資源難以持續(xù)、污染風(fēng)險(xiǎn)大和感官品質(zhì)低等問題，研究開發(fā)新的EPA/DHA資源具有巨大應(yīng)用前景。
　　裂殖壺菌（Aurantiochytrium sp.）是目前工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)PUFAs的代表性物種之一，具有高生物量、高油脂含量、易培養(yǎng)等特點(diǎn)。但作為一種非模式真核生物，其遺傳操作體系還不完善，對(duì)油脂合成路徑的理解也非常有限，是進(jìn)一步通過代謝工程提升和改良油脂產(chǎn)量和品質(zhì)的主要障礙。
　　中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所代謝物組學(xué)研究組長(zhǎng)期致力于裂殖壺菌的遺傳改造、作用機(jī)制及代謝工程研究，通過人工改造裂殖壺菌提高其EPA/DHA產(chǎn)量，用于補(bǔ)充現(xiàn)有PUFAs產(chǎn)品的不足。近日，該研究組基于病毒2A肽自剪切的特點(diǎn)，開發(fā)出基于2A肽的裂殖壺菌的多基因表達(dá)體系，實(shí)現(xiàn)裂殖壺菌的多基因表達(dá)，并利用該體系將外源的EPA合成基因簇在裂殖壺菌中進(jìn)行異源表達(dá)，使EPA產(chǎn)量提高5倍。相關(guān)成果發(fā)表在食品科學(xué)領(lǐng)域期刊Journal of Agriculture and Food Chemistry上。
　　同時(shí)，該研究組通過生物信息學(xué)方法，首次鑒定到特異性作用于裂殖壺菌PUFA合成途徑的磷酸泛酰巰基乙胺基?；D(zhuǎn)移酶（Phosphopantetheinyl transferase，PPTase），并通過生理生化實(shí)驗(yàn)確定該P(yáng)PTase的功能特性，將其在裂殖壺菌中進(jìn)行過表達(dá)，使裂殖壺菌的DHA和PUFA產(chǎn)量分別提高36%和18%。相關(guān)成果發(fā)表在Biotechnology for Biofuels上。
　　基于2A肽的多基因表達(dá)系統(tǒng)克服了裂殖壺菌在遺傳操作工具不足難以進(jìn)行多基因共表達(dá)的情況，為裂殖壺菌的遺傳改造提供了新的技術(shù)手段，也為其他真菌中多基因共表達(dá)提供了范例。作用于裂殖壺菌PUFA合成途徑的PPTase的發(fā)現(xiàn)，加深了對(duì)裂殖壺菌PUFA合成的理解，為進(jìn)一步的遺傳改造提供了新靶點(diǎn)。
　　以上工作由代謝物組學(xué)研究組完成，研究員崔球、副研究員宋曉金為通訊作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助。
　　論文鏈接：1 2
　　基于2A肽的裂殖壺菌多基因表達(dá)體系構(gòu)建
　　發(fā)酵檢測(cè)裂殖壺菌中的總油脂（TLs）和DHA產(chǎn)量
　　

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