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科学家发现了一种“转换”来增加藻类中的淀粉积累

东京工业大学和日本东北大学的合作研究结果提高了大规模生产藻类淀粉的前景,藻类淀粉是生物燃料和其他可再生材料的宝贵生物资源。这种生物基产品具有替代化石燃料的潜力,有助于可持续系统和社会的发展。由东京理工大学创新研究所化学与生命科学实验室的东村今介领导的研究小组发现了控制藻类中淀粉含量水平的“转换”。

据植物杂志报道,该研究的重点是单细胞红藻Cyanidioschyzon merolae。研究人员证明,通过灭活TOR(雷帕霉素靶标),一种已知在细胞生长中起重要作用的蛋白激酶[1],可以显着增加C. merolae中的淀粉含量。

他们观察到通过暴露于雷帕霉素使TOR失活12小时后淀粉水平显着增加,这导致48小时后显着增加10倍。重要的是,该研究详述了淀粉含量显着增加的机制。研究人员使用一种称为液相色谱 - 串联质谱(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。因此,他们将GLG1确定为感兴趣的关键蛋白。GLG1以类似于糖原的方式起作用,糖原蛋白是酵母和动物细胞中发现的酶,已知其参与淀粉(或糖原)合成的起始。

寻求扩大生物燃料和增值生物化学品生产的广泛行业将对该机制产生极大的兴趣。例如,该研究结果可以加速生产环保燃料添加剂,药品,化妆品和生物塑料[2],这些产品目前在世界许多地区逐步淘汰一次性塑料袋和吸管的需求量很大。

与陆地植物相比,藻类由于其高光合生产力和相对容易的栽培而非常吸引人。淀粉,三酰基甘油(TAGs)和其他藻类生物质成分越来越被视为有助于实现联合国概述的可持续发展目标(SDG)的有前途和有力的方式。

研究小组指出,更多使用其他藻类物种以及拟南芥等高等植物的研究可以进一步了解淀粉积累背后的基本分子机制。“这些信息将有助于开发提高淀粉生物合成生产力的技术,同时提高可持续生物质和生物能源的生产,”Imamura说。

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