近日，中科院海洋研究所藻類與藻類生物技術(shù)團(tuán)隊(duì)在紅球藻蝦青素資源開發(fā)領(lǐng)域獲進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)無氧呼吸糖酵解、有氧呼吸三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途徑和線粒體呼吸交替氧化酶途徑等多種非光依賴型代謝途徑都對紅球藻蝦青素的合成積累產(chǎn)生重要調(diào)節(jié)作用。相關(guān)成果發(fā)表于《生物資源技術(shù)》。
蝦青素呈鮮紅色，具有多種生物學(xué)功能，有廣闊應(yīng)用前景。紅球藻是一種富含蝦青素的單細(xì)胞綠藻，是國際上生產(chǎn)天然蝦青素的最好生物資源。以往對紅球藻蝦青素的生物合成過程的研究，大多側(cè)重于光依賴型合成代謝過程，很少關(guān)注分解消耗性的呼吸作用，特別是非光依賴型呼吸代謝途徑對紅球藻蝦青素合成積累的作用鮮有報(bào)道。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)多種非光依賴型呼吸代謝途徑可有效調(diào)控紅球藻蝦青素合成積累。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體呼吸的交替氧化酶途徑活性與紅球藻蝦青素積累呈明顯負(fù)相關(guān)，當(dāng)交替氧化酶途徑受到抑制后，與呼吸作用密切相關(guān)的中間代謝產(chǎn)物丙酮酸和三磷酸甘油醛含量均顯著提高，同時(shí)促進(jìn)能量物質(zhì)NADPH的產(chǎn)生，并刺激了活性氧的積累，從而有利于促進(jìn)蝦青素合成。團(tuán)隊(duì)由此提出了調(diào)節(jié)呼吸作用可促進(jìn)紅球藻蝦青素生物合成積累的新觀點(diǎn)。
此外，研究人員通過外源添加呼吸作用中間代謝產(chǎn)物的方法，進(jìn)一步證實(shí)非光依賴性呼吸作用的能量代謝中心樞紐——TCA循環(huán)，可為蝦青素合成過程提供碳骨架，促進(jìn)蝦青素在細(xì)胞內(nèi)的大量積累。
這些新成果完善了紅球藻蝦青素規(guī)模化開發(fā)的基礎(chǔ)理論和開發(fā)技術(shù)體系，有利于完善基于細(xì)胞周期調(diào)控和大型封閉式光生物反應(yīng)器構(gòu)建等技術(shù)的紅球藻開發(fā)模式。(記者 廖洋 通訊員 王敏)
關(guān)鍵詞： 紅球藻蝦青素 無氧呼吸糖酵解 有氧呼吸三羧酸循環(huán) 戊糖磷酸途徑
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