The role of fluconazole in the regulation of fatty acid and unsaponifiable matter biosynthesis in Schizochytrium sp. MYA 1381
- 作者
- Jun Li, Hao Zhou, Xueshan Pan, Zhipeng Li, Yinghua Lu, Ning He, Tong Meng, Chuanyi Yao, Cuixue Chen, Xueping Ling
- 单位
- Department of Chemical and Biochemical Engineering, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University; Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources; The Key Lab for Synthetic Biotechnology of Xiamen City, Xiamen University
- 杂志
- BMC Microbiology（2019）
- DOI
- 10.1186/s12866-019-1622-4
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
不皂化物（UM）生物合成与脂肪酸积累之间的关联尚不明确，制约了裂殖壶菌（Schizochytrium）中多不饱和脂肪酸（尤其是DHA）产量的进一步提升。
研究策略
使用氟康唑作为化学抑制剂阻断甾醇生物合成途径（抑制羊毛甾醇14α-脱甲基酶活性），通过分析脂质组成、UM（胆固醇、角鲨烯、β-胡萝卜素）、NADPH含量及代谢组学，揭示UM对脂肪酸合成的影响机制。
核心内容
研究以裂殖壶菌Schizochytrium sp. MYA 1381为对象，通过添加氟康唑抑制羊毛甾醇14α-脱甲基酶活性以阻断甾醇合成，探究不皂化物代谢与脂肪酸积累的关联。在48小时添加60 mg/L氟康唑后，96小时总脂产量达25.3 g/L，较对照提高16%；总脂肪酸产量达25 g/L，DHA产量提升至5.6 g/L。甾醇途径受抑使胆固醇含量下降8%，同时角鲨烯在72小时提高45%，β-胡萝卜素达253.5 μg/L（提高53%）。细胞内NADPH含量较对照高33%，表明更多还原力从甲羟戊酸途径转向脂肪酸合成。代谢分析显示甾醇阻断改变了膜流动性并延缓葡萄糖吸收，而角鲨烯和β-胡萝卜素积累增强抗氧化保护。该工作首次报道微藻中豆甾醇合成，揭示了通过调控甾醇途径协同提升多不饱和脂肪酸与高值类异戊二烯产物产量的可行策略。
创新点
['首次报道UM生物合成对Schizochytrium脂肪酸积累的影响', '首次在海洋微藻中报道豆甾醇（stigmasterol）的生物合成', '提出通过调控甾醇途径（添加氟康唑）促进脂肪酸积累并同步提升角鲨烯、β-胡萝卜素等附加值产物的策略']
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Schizochytrium sp. MYA 1381 | 甲羟戊酸（MVA）通路/甾醇生物合成 | — | 羊毛甾醇14α-脱甲基酶（lanosterol 14α-demethylase） | 催化 | 氟康唑抑制该酶活性，阻断甾醇合成，导致角鲨烯积累 |
| Schizochytrium sp. MYA 1381 | 戊糖磷酸途径（PPP） | — | 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH） | 催化 | 测定其活性以评估NADPH供应，结果显示氟康唑未显著影响G6PDH活性 |
关键发现
['在48 h添加60 mg/L氟康唑，96 h时总脂（TLs）较对照提高16%，达到25.3 g/L', '氟康唑组胆固醇含量下降8%，角鲨烯含量在72 h提高45%', 'β-胡萝卜素产量在96 h达到253.5 μg/L，较对照提高53%', '96 h时细胞内NADPH含量为13.7 mmol/mg protein，较对照高33%', '总脂肪酸（TFA）产量在96 h达到25 g/L，高于对照（约21.8 g/L）', '60 mg/L氟康唑条件下DHA产量为5.6 g/L（对照5.0 g/L），DHA/TFA比例约为23%']
研究结论
阻断甾醇生物合成可改变细胞膜流动性、延缓葡萄糖吸收，使更多NADPH从MVA途径转向脂肪酸合成；同时角鲨烯和β-胡萝卜素积累增强抗氧化能力，保护脂肪酸免受氧化，从而促进脂肪酸积累。该研究为通过调控UM代谢提高微藻PUFA产量及协同生产高价值类异戊二烯化合物提供了新思路。