杜氏盐藻与巴氏杜氏藻ZISO酶介导类胡萝卜素生物合成的比较研究及其代谢工程应用价值

本研究针对ZISO酶在类胡萝卜素生物合成中的关键作用，比较了杜氏盐藻(Dunaliella salina)与巴氏杜氏藻(Dunaliella bardawil)的催化效率。通过构建ZISO及ZDS缺陷菌株并结合HPLC分析，发现DbZISO具有更高的9,9′-二顺式-ζ-胡萝卜素合成活性。分子对接显示DbZISO与底物结合能(-13.09 kcal/mol)显著低于DsZISO(-12.13 kcal/mol)，为类胡萝卜素代谢工程提供了重要理论依据。

　　

类胡萝卜素作为重要的天然色素，其生物合成过程中ζ-胡萝卜素异构酶(ZISO)发挥着关键作用。本研究通过比较两种杜氏藻属微藻——杜氏盐藻(Dunaliella salina)和巴氏杜氏藻(Dunaliella bardawil)中ZISO酶的催化效率，重点评估了它们合成9,9′-二顺式-ζ-胡萝卜素的能力。

研究人员构建了ZISO缺陷型(ΔDsZISO, ΔDbZISO)和ζ-胡萝卜素脱饱和酶(ZDS)缺陷型(ΔDsZDS, ΔDbZDS)菌株。高效液相色谱(HPLC)分析显示，在ΔDbZDS菌株中观察到9,9′-二顺式-ζ-胡萝卜素的显著积累，而在ΔDsZDS中未检测到该产物，这表明巴氏杜氏藻来源的ZISO酶(DbZISO)具有更高的催化活性。

通过分子对接和动力学模拟进一步发现，DbZISO与底物9,9′,15-三顺式-ζ-胡萝卜素能形成更稳定的复合物，其结合能为-13.09 kcal/mol，低于DsZISO的-12.13 kcal/mol。这一结果从分子层面证实了DbZISO在催化类胡萝卜素中间体异构化反应中具有更高的效率。

该研究不仅揭示了ZISO介导的类胡萝卜素生物合成机制，还为通过代谢工程技术提高类胡萝卜素产量奠定了重要理论基础，对天然色素的高效生物制造具有指导意义。