基于内源酰基转移酶底物偏好构建高效合成结构化甘油三酯的酵母平台

本综述系统阐述了通过重构酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）甘油三酯（TAG）代谢途径合成结构化甘油三酯（STAGs）的创新策略。研究通过调控酰基转移酶（如Gat1/Gat2、Sct1/Slc1、Dga1/Lro1）的底物选择性及优化脂肪酸谱（如引入ACC1S659A, S1157A突变体与异源Δ9-脱饱和酶ChDes9-2），成功实现OPO-TAG（1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油三酯）产量提升100倍，为功能性脂质的微生物合成提供了新范式。

　　

Section snippets

Strains, media and plasmids

本研究所有菌株列于表S1。以酿酒酵母YS58（MATα, trp1-789, leu2-3,112, his4-519, ura3-52）为表达宿主，质粒pSP-GM2（Amp^R, URA3）作为表达载体。大肠杆菌DH5α用于质粒扩增。YS58菌株在YPD培养基（20 g/L葡萄糖、20 g/L蛋白胨、10 g/L酵母提取物）中培养，重组菌通过含有0.67%酵母氮源的基础合成葡萄糖培养基（SC-Trp/Ura）筛选。

Substrate preference of acyltransferases in TAG pathway

酰基转移酶的底物特异性是决定甘油酯中脂肪酰基立体分布的关键因素。在TAG合成途径中，每个酰化步骤至少涉及两种酶或同工酶（图1A）。为阐明这些酰基转移酶的底物偏好，我们分析了过表达或敲除特定酰基转移酶基因的重组菌中提取的TAGs酰基分布（图1B、C、D；图S1）。甘油-3-磷酸酰基转移酶同工酶Gat1和Gat2分别偏好不饱和酰基-CoA和饱和酰基-CoA；而溶血磷脂酸酰基转移酶同工酶Sct1与Slc1则分别展现对C16:0和C18:1的亲和性。通过组合调控这些酶的表达，可精准引导酰基在甘油骨架sn-1和sn-2位的定位。

Conclusions

本研究为当前STAGs制备方法提供了有前景的替代方案。通过整合目标脂肪酸合成与酰基转移酶底物特异性，在优化条件下实现了45.4%（mol/mol）的OPO-TAG含量和32.1 mg/L的最高滴度。文中策略同时验证了酵母细胞工厂生产MLM-TAGs和EPA-TAGs的可行性，为调控TAG合成的酶学机制提供了重要见解，并建立了可持续的STAGs生物合成平台。