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科技日報記者 王健高?宋迎迎 通訊員 劉佳
9月14日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所獲悉，中科院青島能源所單細胞中心與大連化物所高分辨分離分析及代謝組學研究組合作，揭示了微藻細胞中調控中鏈甘油三酯（MCT）合成的分子機制，進而開發出高產MCT的工業產油微藻細胞工廠。該成果近日在線發表于《植物生理學》上。
高產中鏈甘油三酯（MCT）的工業微藻細胞工廠。劉陽供圖
中鏈甘油三酯是一種特殊的功能油脂，在臨床上主要用于減肥、促進能量代謝，以及促進腦退化人群的恢復。
MCT是指含有三條中鏈脂肪酸的甘油三酯。MCT不需要膽鹽即可完整地被吸收到小腸黏膜進入細胞內，并直接以脂肪酸形式由門靜脈進入肝臟。因此，MCT可為身體快速供能，不會形成脂肪在體內堆積，具有重要的健康功效。
目前，MCT通過水解、過濾和再酯化棕櫚油或椰子油生產，但棕櫚和椰子僅可在熱帶和亞熱帶地區種植，且通常植物只有3%的干重會以油脂的形式儲存，因此業界亟需更高效和環保的MCT生產方式。
據介紹，微擬球藻是一種能夠將陽光、海水和二氧化碳直接轉化為甘油三酯（TAG）的工業產油微藻，其甘油三酯中含有超過20種脂肪酸。是否能夠“定制化設計”甘油三酯上的脂肪酸長度，從而利用微擬球藻來實現MCT的合成呢？中科院青島能源所單細胞中心科研團隊與大連化物所科研人員聯手，通過MCFA介導的酵母異源表達和體外酶學實驗，發現在微擬球藻中僅有兩個Ⅱ型二酰甘油酰基轉移酶（NoDGAT2）能夠組裝MCFA為MCT。其中，NoDGAT2D是個“全科”技工，能組裝C8到C18等各種鏈長的脂肪酸；而NoDGAT2H則是個“專科”技工，專門組裝C8和C12這兩種MCFA。亞細胞定位實驗進一步證明這兩個DGAT2均在葉綠體上參與了甘油三酯的組裝。
研究人員在微擬球藻中理性調控上述兩個DGAT2的轉錄水平，并結合其他多個外源MCT合成酶的表達，構建了高產MCT的工程藻株。在峰值產油階段，工程藻株的MCT含量比野生型提高了64.8倍。
甘油三酯中脂肪酸的飽和度和鏈長作為兩大關鍵指標，決定著藻油的經濟價值。前期，中科院青島能源所單細胞中心團隊揭示了微擬球藻調控甘油三酯中脂肪酸飽和度的機制。“該工作進一步揭示了微藻調控甘油三酯中脂肪酸鏈長的機制。”徐健表示，在此基礎上，實現了以工業微藻為底盤，生產結構可定制化的油脂分子，為從CO2一步法生物合成各種具特殊性能的燃油與食用油產品奠定了基礎。
