甘油三酯（TAG）是地球上能量载荷最高、结构最多元的生物大分子之一，因此它们是地球上动物、植物和人体中能量与碳源的存储载体与通用货币，也是生物柴油的重要来源。是否能够“定制化设计”TAG上三个脂肪酸（FA）的组成，来服务于精准健康与特种生物燃料合成呢？青岛能源所单细胞中心研究人员证明，自然界中存在对于二十碳五烯酸（EPA）、亚油酸（LA）等多不饱和脂肪酸分子（PUFAs）具有选择性的II型二酰甘油酰基转移酶（DGAT2），并基于此示范了TAG之PUFA组成“定制化”的工业微藻细胞工厂。这一发现为利用合成生物学手段，生产自然界不存在或稀有的、具有特殊燃料特性或营养功效的“特种TAG”打开了大门。研究成果在线发表于《分子植物》。
微拟球藻（Nannochloropsis spp.）是一种能够将阳光、海水和二氧化碳直接转化为TAG的工业产油微藻，其藻油中同时含有饱和脂肪酸（SFAs）、单不饱和脂肪酸（MUFAs）与PUFAs。如果MUFAs含量高，藻油较适合作为优质液体燃料，服务于能源市场；而如果PUFAs含量高，藻油则更适合作为人体保健品。研究小组前期在微拟球藻发现了三个DGAT2，分别对于SFAs、MUFAs和PUFAs这三大类FA具有一定的底物偏好性。但是，PUFAs中涵盖了数十种不同饱和度和链长的FA分子，其化学特性不同、营养功效各异，能否在单种PUFA分子的精度，实现TAG分子的理性设计呢？
针对上述问题，研究小组在微拟球藻中又发现了两个全新的DGAT2蛋白元件，它们均在叶绿体上参与了TAG组装，却分别对二十碳五烯酸（EPA）和亚油酸（LA）具有特异的底物偏好性。继而通过在微拟球藻中调节上述DGAT2的转录水平，实现了TAG分子上EPA和LA组成的理性控制。工业微藻TAG中EPA和LA组成可控性的证明，为大规模、低成本合成自然界中稀少或不存在、却具特殊药物功效或燃料特性的TAG分子奠定了基础。同时，这种通过利用油脂组装元件之间不同的底物选择性，来理性设计TAG分子结构的方法，为基于工业微藻乃至动植物底盘来规模生产“精准燃料”和“精准营养”提供了崭新思路。
丁陈君 摘编自http://www.qibebt.cas.cn/xwzx/tpxw/201812/t20181226_5220848.html
原文标题：青岛能源所开发出“油脂结构定制化”的微藻细胞工厂
