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青岛能源所开发出生产高纯度DHA的细胞工厂

文章来源:未知 发布时间:2021/08/31

       二十二碳六烯酸(DHA),俗称“脑黄金”,是大脑和视网膜组织中磷脂的重要组成物质,其作为药品和保健食品具有广阔的开发应用前景。裂殖壶菌(Aurantiochytrium sp.)是目前工业化发酵生产DHA的代表性物种之一,具有高生物量、高油脂含量和易培养等特点。2010年,利用裂殖壶菌生产的DHA藻油被我国卫生部批准为新资源食品,其食品安全性得到广泛的认证。

  藻油DHA的成本主要包括发酵成本和油脂加工提纯成本,它们与裂殖壶菌藻油中的DHA纯度和产量密切相关。青岛能源所代谢物组学研究组长期以来致力于裂殖壶菌的遗传改造、作用机制及代谢工程研究,通过人工改造裂殖壶菌提高其脂质中DHA的纯度及产量,进而提高藻油DHA的产品品质、降低藻油DHA的生产成本。近日,该研究组通过代谢工程策略对裂殖壶菌的油脂合成通路进行改造,通过弱化DHA合成的竞争途径-脂肪酸合酶途径、增加脂肪酸合成的前体、强化脂肪酸的贮存途径,获得了合成高纯度DHA的裂殖壶菌细胞工厂,DHA含量达到331 mg/g,占总油脂的61%。该成果被食品科学领域的知名期刊Journal of Agriculture and Food Chemistry以内封面文章的形式报道。

  该研究利用代谢工程手段对裂殖壶菌脂肪酸合酶途径进行弱化,获得裂殖壶菌突变株的生长速率、最终生物量和总脂肪酸产量没有发生明显变化,但显著提高了脂质中DHA的比例。在此基础上,通过过表达油脂合成途径的关键酶乙酰辅酶A羧化酶和二脂酰甘油酰基转移酶,进一步提高裂殖壶菌的总脂肪酸产量和脂质中DHA的纯度,而生物量和细胞生长速率不受影响,确保获得的突变株符合工业化生产需求。

  该工作主要由代谢物组学研究组王卓君博士完成,宋晓金副研究员和王森助理研究员为通讯作者。以上工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。(文/图 王森 宋晓金) 

  图1 利用代谢工程手段制备生产高纯度DHA细胞工

  原文链接: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