En mekanistisk modell av NoDGAT2s-medierad MCT-syntes i N. oceanica. Kredit:Liu Yang
De genetiska förmågorna hos en marin mikroalg är nu upplåst för att producera triacylglyceroler med medellång kedja, som är en sorts växtolja med en mängd hälsofördelar, enligt en studie ledd av forskare från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) ), kinesiska vetenskapsakademin (CAS).
Denna studie publicerades i Plant Physiology den 30 augusti.
Kallas triacylglyceroler, dessa biologiska oljor är den huvudsakliga formen av energilagring i celler och finns i alla vegetabiliska oljor och animaliska fetter - men de är inte lika.
Varje triacylglycerolmolekyl består av tre fettsyradelar som är förankrade i en glycerolställning. Beroende på fettsyrornas kedjelängd kan varje molekyl klassificeras som långkedjig triacylglycerol eller en medelkedjig triacylglycerol (MCT), vilka är distinkta i användningsområde, ekonomiskt värde och marknadspotential.
"Under matsmältningen omvandlas MCT till medelkedjiga fettsyror, som kringgår fettvävnad, vilket minskar chansen att den omvandlas till fettvävnad", säger Xu Jian, professor vid Single-Cell Center of QIBEBT. "Det ökar också energiförbrukningen, fettoxidationen och mättnaden och sänker energi- och matintaget hos både magra och feta individer."
Problemet är tillgänglighet. MCT-olja kan endast tillverkas genom att bearbeta oljor från palm- och kokosnötsväxter, som båda är begränsade till tillväxt i tropiska och subtropiska regioner.
"Dessutom lagras bara cirka 3% av hela växtmassan i form av olja, så vi behöver ett mer effektivt och mångsidigt råmaterial", säger Xin Yi, docent vid Single-Cell Center, och förklarar att den begränsade tillgängligheten av MCT har hindrat utforskning av produkten i stor skala.
Den marina mikroalgen Nannochloropsis oceanica har rönt stor uppmärksamhet i forskarvärlden med sin höga fotosyntetiska tillväxtpotential och rika oljeinnehåll, men har generellt sett endast innehålla 0,01 % till 0,05 % MCT. Trots detta låga innehåll avslöjade en genetisk analys tidigare bevis på en infödd MCT-monteringsmekanism i denna mikroalg.
I den här studien upptäckte forskarna i mikroalgen två specifika enzymer som är dedikerade till att sammanställa medelkedjiga fettsyror. Dessa två mycket begåvade enzymer kan, när de är staplade med ytterligare enzymer som matar substrat till den specialiserade MCT-monteringsmekanismen, höja MCT-produktiviteten med 64,8 gånger vid toppfasen av oljeproduktionen.
Sådan funktionell specialisering av dessa proteiner i kedjelängdsbestämning av produkter avslöjar en tidigare okänd dimension av kontroll i cellulär triacylglycerol, som kan utnyttjas för att producera anpassningsbara oljor i mikroalger.
Forskarna planerar att ytterligare förbättra MCT-produktionen genom att genetiskt manipulera molekylerna för att stoppa nedbrytningen, kontrollera hur långa fettsyror kan vara och för att öka den totala triacylglycerolhalten.
"Sådana ansträngningar bör ytterligare förbättra cellulär MCT-produktion och påskynda takten för att utveckla industriella mikroalger till effektiv och hållbar råvara för anpassningsbara oljor", säger Hu Chunxiu, docent vid Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) i CAS. + Utforska vidare
