青島能源所等微藻甾體類化合物合成機制研究取得進展

　　甾體類化合物在真核生物中分布，但其在微藻中的代謝途徑和生理作用知之甚少。近日，由中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞研究中心和澳大利亞西澳大學澳大利亞研究委員會植物能源生理卓越中心（ARC Centre of Excellence, Plant Energy Biology）組成的聯合研究團隊在微擬球藻（Nannochloropsis oceanica）中發現了獨特的甾醇合成途徑，在國際上率先揭示了產油微藻中甾醇合成途徑和油脂合成途徑關聯機制，相關成果于6月1日在線發表于Biotechnology for Biofuels (Lu, et al, Biotech Biofuels, 2014）。

　　微擬球藻是一種在海洋中廣泛分布，且在世界各地均可規模培養的野生高產油藻。通過比較基因組學和代謝組學分析手段，青島能源所路延篤博士和西澳大學周文序博士等發現，微擬球藻中存在著一種與高等植物、酵母和綠藻（如萊茵衣藻）等均有顯著不同的甾醇合成途徑，兼具哺乳動物和高等植物特征。一方面，它既具有動物甾醇合成途徑的一些特征，如富含膽固醇（占甾醇總量的～70%；高等植物中僅為1%～5%）、具備多個動物特征性的膽固醇合成關鍵酶（如24-脫氫膽固醇還原酶等）等。另一方面，與哺乳動物不同，它又含有少量的植物甾醇。

　　研究人員通過化學生物學和轉錄組等手段證明甾醇參與了微擬球藻的生長、光合作用、葉綠體生成和脅迫響應等關鍵過程，而甾醇化合物通過1-脫氧木酮糖-5-磷酸合酶（1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase，DXS）來反饋調節自身合成。同時，甾醇代謝和脂肪酸合成之間存在著協同作用機制，通過抑制甾醇合成可顯著提高胞內的脂肪酸含量。結合前期揭示的缺氮條件下微擬球藻合成油脂過程的代謝網絡（Li, et al, Plant Cell, 2014），該研究發現的甾醇依賴型油脂合成調控途徑將為高產油藻的基因工程提供新的思路。

　　上述研究獲得了科技部合成生物學“973”項目和中科院“能源微藻生物煉制”創新團隊國際合作伙伴計劃等支持，由青島能源所單細胞研究中心徐健研究員和澳大利亞西澳大學ARC植物能源生理卓越中心Steven Smith教授合作主持完成。

微擬球藻甾醇合成途徑，及其與哺乳動物、高等植物和酵母的聯系和區別