水生所在解析微藻脂質合成關鍵酶功能分化研究中取得進展

2021-01-09 瀟湘晨報

乙醯CoA：二醯基甘油醯基轉移酶（DGAT）是催化三酯醯甘油（TAG）的最後一步合成的關鍵酶，也是TAG合成的限速酶。DGAT在植物種子發育與萌發、葉片新陳代謝、幼苗發育等生物學過程中發揮重要作用。在動物中，由於與TAG合成及代謝緊密相關，DGAT可作為治療肥胖、糖尿病等代謝性疾病的藥物靶標。DGAT是提高微藻油脂含量的關鍵靶標基因，長期受到關注。真核生物中DGAT通常分為I型和II型。在多種微藻中，相比於其他物種，II型DGAT基因的拷貝數顯著擴增。例如，綠藻門的萊茵衣藻中具有5個拷貝，不等鞭微藻微擬球藻中有11個拷貝。然而，研究發現較多II型DGAT的基因並不具有真正的DGAT功能，學界尚不知這些基因的真實功能。

近日，中國科學院水生生物研究所藻類生物技術和生物能源研發中心在雨生紅球藻II型DGAT酶的功能研究中取得進展，首次發現一個II型DGAT家族中的蛋白HpDGTT2不具備DGAT功能、但是行使其上遊醯基轉移酶（即溶血磷脂酸醯基轉移酶，LPAAT）的功能。該研究為理解微藻中DGAT家族的功能分化提供線索。

研究人員鑑定並克隆雨生紅球藻中一個I型和四個II型DGAT基因。經酵母功能回補系統證實，除一個II型DGAT基因HpDGTT2，其餘四個拷貝均具有TAG合成酶的功能。以純化HpDGTT2的重組蛋白，通過體外酶活實驗，證實其具有LPAAT活性，即行使TAG合成途徑中第二個醯基化的過程。這是研究人員首次利用純化的重組DGAT進行體外功能研究。研究發現，在萊茵衣藻中過表達該基因，可造成轉化藻株生長緩慢、細胞增大、TAG增多的表型，與過表達衣藻本身質體來源的CrLPAAT1的表型一致。

通過對HpDGTT2及與其相似度最高的萊茵衣藻同源蛋白CrDGTT2的跨膜區和活性區域的拓撲結構預測，研究人員提出結構-功能假設：HpDGTT2第三個跨膜區的存在可能是其喪失DGAT、獲得LPAAT功能的原因。該研究為解析功能未知的DGAT提供研究框架，為這類油脂生物合成關鍵酶的結構-功能相關性研究奠定基礎。

相關研究結果以Functional divergence of diacylglycerol acyltransferases in the unicellular green alga Haematococcus pluvialis為題，發表在Journal of Experimental Botany上，助理研究員馬海燕為論文第一作者，研究員韓丹翔和胡強為論文的通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金面上項目的資助。

論文連結

雨生紅球藻DGAT基因功能分化以及HpDGTT2行使LPAAT功能的拓撲結構模型假設

【來源：中國科學院科技產業網】

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