2018年10月23日the plant journal报道,日本东京工业大学和日本东北大学研究者发现了控制藻类中淀粉含量的“开关”,有望实现藻类淀粉大规模生产,藻类淀粉是生物燃料和其他可再生材料的宝贵生物资源,具有替代化石原料的潜力。
与陆生植物相比,藻类具有较高的光合效率且易栽培。淀粉、三酰基甘油和其他藻类生物质成分越来越被认为是将加速联合国提出的可持续发展目标(Sustainable Development Goals,SDGs)的实现。
雷帕霉素靶标蛋白(target of rapamycin,TOR),是一种已知在细胞生长中起重要作用的蛋白激酶。该研究证实,通过对TOR的失活,可以显着增加单细胞红藻(Cyanidioschyzon merolae)的淀粉含量。单细胞红藻通过接触雷帕霉素,TOR失活12小时后,淀粉含量出现显著增加, 48小时后淀粉含量竟然增加了10倍。
研究者继续探究淀粉含量增加的机制。研究人员使用一种被称为液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)的方法,检测了可能参与“开启”淀粉积累过程的50多种蛋白质结构的细微变化,最终锁定GLG1为关键蛋白之一。 由TOR信号调节的GLG1的磷酸化状态决定了细胞中淀粉积累的“开关”。GLG1的作用方式与糖原类似,糖原是一种在酵母和动物细胞中发现的酶,已知它参与淀粉(或糖原)合成的起始过程。
研究者将使用其他藻类物种以及拟南芥等高等植物进一步探究淀粉积累背后的分子机制。
淀粉是适用于各种工业化学品的良好碳源。这一研究成果给那些寻求扩大生物燃料和增值生物化学品生产的众多产业带来希望,例如环保型燃料添加剂、药品、化妆品和生物塑料等。
吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2018-11-scientists-starch-accumulation-algae.html
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.14136
原文标题:Target of rapamycin (TOR) signaling modulates starch accumulation via glycogenin phosphorylation status in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae