Инженерные промышленные микроводоросли для производства полезного биологического масла

Генетический потенциал морской микроводоросли Nannochloropsis oceanica раскрыт для производства среднецепочечных триацилглицеринов (MCT) — растительного масла с рядом полезных для здоровья свойств. Исследование провели учёные из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессных технологий (QIBEBT) Китайской академии наук (CAS).

Работа опубликована в журнале Plant Physiology 30 августа.

Триацилглицерины — основная форма хранения энергии в клетках, содержащаяся во всех растительных маслах и животных жирах. Молекула состоит из трёх остатков жирных кислот, присоединённых к глицериновому остову. В зависимости от длины цепи жирных кислот их классифицируют как длинноцепочечные (LCT) или среднецепочечные (MCT) триацилглицерины, которые различаются по сфере применения, экономической ценности и рыночному потенциалу.

"При пищеварении MCT преобразуются в среднецепочечные жирные кислоты, которые минуют жировую ткань, снижая вероятность её образования. Они также увеличивают расход энергии, окисление жиров и чувство сытости, снижая потребление энергии и пищи как у худых, так и у людей с ожирением", — пояснил профессор Сюй Цзянь из Центра изучения отдельных клеток QIBEBT.

Проблема — в доступности. Масло MCT можно производить только путём переработки масел пальмы и кокоса, которые растут лишь в тропических и субтропических регионах.

"Более того, только около 3% массы всего растения хранится в форме масла, поэтому нам нужна более эффективная и универсальная сырьевая база", — отметил доцент Синь И из того же центра. Ограниченная доступность MCT сдерживает масштабное освоение этого продукта.

Морская микроводоросль Nannochloropsis oceanica привлекает внимание исследователей высоким потенциалом фотосинтетического роста и богатым содержанием масла, однако обычно в ней содержится лишь 0.01–0.05% MCT. Несмотря на низкое содержание, предыдущий генетический анализ выявил признаки наличия у этой микроводоросли собственного механизма сборки MCT.

В данном исследовании учёные обнаружили в микроводоросли два специфических фермента, ответственных за сборку среднецепочечных жирных кислот. Эти высокоэффективные ферменты, в сочетании с дополнительными ферментами, поставляющими субстраты для специализированного механизма сборки MCT, позволили увеличить продуктивность MCT в 64.8 раза на пиковой фазе производства масла.

Такая функциональная специализация этих белков в определении длины цепи продуктов раскрывает ранее неизвестный аспект контроля клеточного триацилглицерина, который можно использовать для производства настраиваемых масел в микроводорослях.

Исследователи планируют дальнейшее повышение производства MCT путём генетических манипуляций, чтобы остановить деградацию молекул, контролировать длину цепей жирных кислот и увеличить общее содержание триацилглицеринов.

"Такие усилия должны ещё больше повысить клеточное производство MCT и ускорить превращение промышленных микроводорослей в эффективное и устойчивое сырьё для производства настраиваемых масел", — сказала доцент Ху Чуньсю из Даляньского института химической физики (DICP) CAS.