近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)部生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化研究組（1816組）趙宗保研究員團(tuán)隊(duì)與瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）Jens Nielsen教授、德國(guó)法蘭克福大學(xué)（Goethe University Frankfurt）Martin Grininger教授合作在真菌脂肪酸合酶改造研究中取得新進(jìn)展：設(shè)計(jì)改造了脂肪酸合酶，并擴(kuò)展了脂肪酸合成機(jī)器的產(chǎn)物譜，相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Chemical Biology（DOI:10.1038/nchembio.2301）上，并將以封面故事形式在該刊四月期正式發(fā)表。
大連化物所脂肪酸合成代謝研究取得新進(jìn)展
脂肪酸是組成細(xì)胞的重要分子，也是生物燃料和油脂化工的基礎(chǔ)原料。脂肪酸合酶（FAS）是細(xì)胞合成脂肪酸的關(guān)鍵酶，而真菌來(lái)源的FAS催化活性相對(duì)較高。真菌FAS是多功能酶，含7個(gè)不同催化結(jié)構(gòu)域（AT、ER、DH、MPT、KR、KS和PPT）和1個(gè)?；d體蛋白（ACP）結(jié)構(gòu)域，分子量約270萬(wàn)道爾頓，可組裝成籠狀超分子結(jié)構(gòu)。盡管真菌FAS的催化機(jī)制和晶體結(jié)構(gòu)已被闡釋?zhuān)蚱溥^(guò)于復(fù)雜，通常被認(rèn)為很難進(jìn)行操縱和改造。
該研究團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)對(duì)產(chǎn)油酵母多組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，圓紅冬孢酵母攜帶一種含兩個(gè)?；d體蛋白（ACP）結(jié)構(gòu)域的FAS（Nat. Commun.2012，3，1112）；通過(guò)冷凍電鏡分析表明，該FAS也組裝成典型籠狀結(jié)構(gòu)（Protein Sci.2015，24，987）。近期研究發(fā)現(xiàn)，只需一個(gè)ACP即可行使脂肪酸合成功能。因此，研究人員用細(xì)菌來(lái)源的硫酯酶（TE）替換其中一個(gè)ACP，所得雜合FAS主要產(chǎn)生中/短鏈長(zhǎng)的脂肪酸；類(lèi)似地，改造另外兩種真菌FAS，也得到了預(yù)期結(jié)果；更重要的是，利用該策略引入甲基酮合酶（Mks2），所得雜合FAS能合成長(zhǎng)鏈甲基酮。該研究結(jié)果表明，將異源蛋白嵌入真菌FAS籠型超分子結(jié)構(gòu)，可得到具有新功能的脂肪酸合成機(jī)器，這可為借用脂肪酸合成途徑進(jìn)行生物制造提供新路線。
上述研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助，并得到大連化物所生物分離分析新材料與新技術(shù)研究組（1809組）和公共分析測(cè)試組（DNL2001）的協(xié)助。
