脂質(zhì)科學(xué)與健康事關(guān)全民身體素質(zhì)的提高和健康中國建設(shè)的推進(jìn)，是國家提升國民健康水平戰(zhàn)略的重大需求。花生四烯酸和角鯊烯都是重要的功能性脂質(zhì)，目前主要來源于組織提取與天然微生物發(fā)酵。為了解決生產(chǎn)過程中存在的資源受限、微生物發(fā)酵周期較長或產(chǎn)量不高等問題，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院田云教授團(tuán)隊與南京工業(yè)大學(xué)、南京師范大學(xué)、省部共建木本油料資源利用國家重點實驗室等單位合作，通過利用合成生物技術(shù)在提升花生四烯酸和角鯊烯高效合成方面取得系列進(jìn)展。
解脂耶氏酵母是FDA認(rèn)證的一種安全且具有獨特生理特性的非常規(guī)酵母。田云教授團(tuán)隊以該酵母為底盤細(xì)胞，通過設(shè)計并構(gòu)建花生四烯酸生物合成途徑，剖析不同代謝路徑在底盤細(xì)胞中適配性，采用融合蛋白策略優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)物合成途徑，最終實現(xiàn)了花生四烯酸在解脂耶氏酵母工程菌中高效合成（約118.1 mg /L），2019年9月發(fā)表在《J Agric Food Chem》（中科院一區(qū)，Top期刊，IF=4.192）上；同時采用途徑工程策略在解脂耶氏酵母中分別過表達(dá)HMG1和共過表達(dá)HMG1和DGA1，優(yōu)化工程菌發(fā)酵過程，最終實現(xiàn)了工程菌SQ-1在YPD-80發(fā)酵培養(yǎng)基中的角鯊烯產(chǎn)量達(dá)到731 mg/L，這是目前利用解脂耶氏酵母合成角鯊烯的最高產(chǎn)量報道，2021年1月發(fā)表在《Bioresource Technol》（中科院一區(qū)，Top期刊，IF=7.539）上；團(tuán)隊結(jié)合自身研究工作，綜述解脂耶氏酵母自身脂肪酸及其衍生物代謝路徑特點，總結(jié)當(dāng)前常用的提升目標(biāo)產(chǎn)物代謝工程策略，并介紹通過代謝工程技術(shù)改造解脂耶氏酵母生產(chǎn)脂肪酸及其衍生物的進(jìn)展，2021年1月發(fā)表在《Front Microbiol》（中科院二區(qū)，Top期刊，IF=4.236）上。研究團(tuán)隊后續(xù)將采用系統(tǒng)代謝工程進(jìn)一步改造底盤細(xì)胞，強(qiáng)化工程菌生產(chǎn)性能，優(yōu)化工程菌發(fā)酵性能，提升解脂耶氏酵母合成功能性脂質(zhì)的能力，最終逐步實現(xiàn)花生四烯酸和角鯊烯等功能性脂質(zhì)綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)化。
上述工作主要由我校生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院劉虎虎博士和田云老師共同指導(dǎo)碩士研究生唐文艷、王冬平和宋于蘭等完成，我校均為第一完成單位。研究工作先后獲得國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金第一批特別資助項目、湖南省教育廳優(yōu)秀青年項目、長沙市杰出創(chuàng)新青年項目和湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)“雙一流”建設(shè)項目等資助。
圖 1：合成生物技術(shù)改造解脂耶氏酵母合成花生四烯酸
圖 2：合成生物技術(shù)改造解脂耶氏酵母合成角鯊烯
圖 3：解脂耶氏酵母合成功能性脂肪酸及其衍生物的代謝路徑
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.9b03727
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096085242031926X
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.608662/full?&utm_source=Email_to_authors_&utm_medium=Email&utm_content=T1_11.5e1_author&utm_campaign=Email_publication&field=&journalName=Frontiers_in_Microbiology&id=608662
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