東京工業(yè)大學(xué)和東北大學(xué)的合作研究成果提高了藻類淀粉的大規(guī)模生產(chǎn)前景，藻類淀粉是生物燃料和其他可再生材料的寶貴生物資源。這種生物基產(chǎn)品具有替代化石燃料的潛力，有利于可持續(xù)系統(tǒng)和社會(huì)發(fā)展。
東京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新研究院化學(xué)與生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Imasukedong村領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了控制藻類中淀粉含量水平的“轉(zhuǎn)換”。
根據(jù)《植物雜志》的報(bào)道，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是單細(xì)胞紅藻藍(lán)鰭金槍魚。研究人員已經(jīng)證明，通過滅活TOR(雷帕霉素的靶標(biāo))，一種已知在細(xì)胞生長(zhǎng)中起重要作用的蛋白激酶[1]，可以顯著提高裂殖吸蟲的淀粉含量。
他們觀察到，通過接觸雷帕霉素使TOR失活12小時(shí)后，淀粉水平顯著增加，這導(dǎo)致48小時(shí)后淀粉水平顯著增加10倍。
重要的是，本研究詳細(xì)闡述了淀粉含量顯著增加的機(jī)理。研究人員使用了一種叫做液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)的方法來檢測(cè)50多種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，這些結(jié)構(gòu)可能參與了“開放”淀粉積累的過程。因此，他們確定GLG1是感興趣的關(guān)鍵蛋白。GLG1的作用方式與糖原相似，糖原是一種在酵母和動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的酶，已知參與淀粉(或糖原)合成的起始。
尋求擴(kuò)大生物燃料和增值生物化學(xué)品生產(chǎn)的廣泛行業(yè)將對(duì)這一機(jī)制產(chǎn)生巨大興趣。
例如，研究成果可以加速生產(chǎn)環(huán)境友好的燃料添加劑、藥品、化妝品和生物塑料[2]，這些在世界許多地方都非常需要逐步淘汰一次性塑料袋和吸管。
與陸地植物相比，藻類因其高光合生產(chǎn)力和相對(duì)容易培養(yǎng)而極具吸引力。淀粉、三酰甘油和其他藻類生物質(zhì)成分越來越被視為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)概述的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的有前途和強(qiáng)有力的方法。
研究團(tuán)隊(duì)指出，對(duì)其他藻類物種和擬南芥等高等植物進(jìn)行更多的研究，可以進(jìn)一步了解淀粉積累背后的基本分子機(jī)制。“這些信息將有助于開發(fā)提高淀粉生物合成生產(chǎn)率的技術(shù)，同時(shí)提高可持續(xù)生物質(zhì)和生物能源的產(chǎn)量，”Imamura說。
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