青島能源所開發出生產高純度DHA的細胞工廠

  二十二碳六烯酸(DHA),俗稱“腦黃金”,是大腦和視網膜組織中磷脂的重要組成物質,其作為藥品和保健食品具有廣闊的開發應用前景。裂殖壺菌(Aurantiochytrium sp.)是目前工業化發酵生產DHA的代表性物種之一,具有高生物量、高油脂含量和易培養等特點。2010年,利用裂殖壺菌生產的DHA藻油被我國衛生部批準為新資源食品,其食品安全性得到廣泛的認證。

  藻油DHA的成本主要包括發酵成本和油脂加工提純成本,它們與裂殖壺菌藻油中的DHA純度和產量密切相關。青島能源所代謝物組學研究組長期以來致力于裂殖壺菌的遺傳改造、作用機制及代謝工程研究,通過人工改造裂殖壺菌提高其脂質中DHA的純度及產量,進而提高藻油DHA的產品品質、降低藻油DHA的生產成本。近日,該研究組通過代謝工程策略對裂殖壺菌的油脂合成通路進行改造,通過弱化DHA合成的競爭途徑-脂肪酸合酶途徑、增加脂肪酸合成的前體、強化脂肪酸的貯存途徑,獲得了合成高純度DHA的裂殖壺菌細胞工廠,DHA含量達到331 mg/g,占總油脂的61%。該成果被食品科學領域的知名期刊Journal of Agriculture and Food Chemistry以內封面文章的形式報道。

  該研究利用代謝工程手段對裂殖壺菌脂肪酸合酶途徑進行弱化,獲得裂殖壺菌突變株的生長速率、最終生物量和總脂肪酸產量沒有發生明顯變化,但顯著提高了脂質中DHA的比例。在此基礎上,通過過表達油脂合成途徑的關鍵酶乙酰輔酶A羧化酶和二脂酰甘油酰基轉移酶,進一步提高裂殖壺菌的總脂肪酸產量和脂質中DHA的純度,而生物量和細胞生長速率不受影響,確保獲得的突變株符合工業化生產需求。

  該工作主要由代謝物組學研究組王卓君博士完成,宋曉金副研究員和王森助理研究員為通訊作者。以上工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。(文/圖 王森 宋曉金) 

  圖1 利用代謝工程手段制備生產高純度DHA細胞工

  原文鏈接:Wang Z, Wang S, Feng Y, Wan W, Zhang H, Bai X, Cui Q, Song X: Obtaining High-Purity Docosahexaenoic Acid Oil in Thraustochytrid Aurantiochytrium through a Combined Metabolic Engineering Strategy. J Agric Food Chem 2021. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c03781 

  


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