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为解决植物营养组织油脂增产问题，研究人员开展植物乙酰辅酶 A 羧化酶（ACC）的研究。发现 ACC 有同聚体和异聚体两种形式，受转录后和翻译后调控。这为提高植物油脂产量提供理论依据，对生物工程领域意义重大。
随着全球人口的持续增长，对生物资源的需求与日俱增。植物油作为重要的生物资源，其生产备受关注。目前，植物油主要来源于作物种子，如大豆、油菜籽、油棕等。然而，种子的脂质产量有限，而植物的营养组织（如叶片）虽然脂质含量较低，但生物量巨大，若能提高其脂质含量，有望大幅增加植物油的产量。在此背景下，研究人员聚焦于植物乙酰辅酶 A 羧化酶（acetyl - CoA carboxylase，ACC），期望通过对它的研究来实现植物营养组织中油脂的超积累，相关研究成果发表在《BBA Advances》上。
为了深入探究 ACC 的奥秘，研究人员进行了多方面的研究。在技术方法上，主要运用了基因编辑技术（如 CRISPR/Cas9 系统），通过敲除相关基因来研究基因功能；利用数据库（如 PhosphAT 和 PeptideAtlas）分析蛋白质的修饰位点；借助结构预测工具（如 AlphaFold3）预测蛋白质结构。
研究结果如下：
- 能否调控淀粉 - 脂质生物合成的相互作用来增加植物中三酰甘油（油）的总量：ACC 催化的反应是脂肪酸（fatty acid，FA）生物合成的限速步骤。研究发现，缺乏淀粉储存能力的拟南芥植株中，FA 生物合成显著增加，其分离的叶绿体在白天 ACC 活性比野生型植株高出一倍多，且 ACC 丰度不变，暗示翻译后修饰在调控 ACC 活性中起作用。
- 为什么 ACC 是一种复杂的酶：植物中 ACC 有两种形式，即定位于细胞质的同聚体形式（hmACC）和定位于质体的异聚体形式（htACC）。hmACC 由一条多肽链组成，包含多个功能域；htACC 是多亚基的酶复合物，由生物素羧化酶（BC）、生物素羧基载体蛋白 1（BCCP1）、α - 羧基转移酶（α - CT）和 β - 羧基转移酶（β - CT）等亚基组成。hmACC 与 htACC 的部分亚基存在序列相似性和结构相似性。
- ACC 是如何被调控的：在植物中，ACC 在转录后和翻译后水平均受到调控。β - CT 基因通过叶绿体 RNA 编辑机制进行转录后编辑，影响其功能。htACC 还受到多种翻译后修饰，如磷酸化和乙酰化。研究发现，α - CT 亚基上多个丝氨酸 / 苏氨酸残基被磷酸化，且其 C 末端区域高度酸性，部分碱性残基是乙酰化位点，其中 S741 和 S744 的磷酸化可能参与调控 α - CT 与 CTIs 蛋白家族的相互作用。
- 为什么异聚体 ACC 会被招募到叶绿体膜上：研究发现，一类新的蛋白质家族 CTIs（CARBOXYLTRANSFERASE INTERACTORs）介导了 htACC 与叶绿体膜的结合，CTIs 是 FA 生物合成的负调节因子，通过招募 htACC 到叶绿体膜来调节其活性。此外，RFS1 和 RFS2 这两种蛋白质能介导并可能加强 CTI1 与 α - CT 的相互作用，它们也是 htACC 活性的负调节因子。
- 结构生物学能否为植物 ACC 的调控提供见解：目前，异聚体 ACC 的完整结构尚未解析，大肠杆菌和酵母的相关 ACC 结构已部分解析。酵母 ACC 的研究提出了真核生物 ACC 抑制的统一分子机制，植物中存在与酵母 SNF1 类似的蛋白激酶 SnRKs，但目前尚无证据表明它们调控 htACC。
研究结论表明，虽然对 ACC 的研究取得了一定进展，但仍有许多未知之处。例如，α - CT 的 C 末端为何如此酸性，哪些蛋白激酶和蛋白磷酸酶参与相关调控等问题尚未解决。该研究对于深入理解植物油脂合成机制具有重要意义，为通过生物工程手段提高植物油脂产量提供了理论基础，有助于推动生物工程领域的发展，为满足全球对植物油日益增长的需求提供新的思路和方向。
