DNA甲基转移酶抑制剂对盐生杜氏藻类胡萝卜素代谢的影响

《Biotechnology Letters》：The impact of DNA methyltransferase inhibitors on carotenoid metabolism in Dunaliella salina

　　**摘要**表观遗传调控是指不涉及DNA序列改变即可发生的可遗传基因表达变化，主要介导机制为DNA甲基化。本研究应用两种DNA甲基转移酶（DNMT）抑制剂——齐杜拉滨（Zeb）和5-氮杂胞苷（5-Azac），改变*Dunaliella salina*（盐藻）的表观遗传景观，并观察由此产生的表型变化。长期（40天）处理结果显示，在第40天，齐杜拉滨以剂量依赖方式将9-顺式β-胡萝卜素的比例从对照组的52.4%提高至50 μM处理组的82.0%，并在100 μM处理组进一步提高至91.9%。相比之下，5-氮杂胞苷（200 μM）促进α-类胡萝卜素的积累（α-胡萝卜素和叶黄素），同时降低β-胡萝卜素含量。为解释这些长期代谢变化，我们进行了短期（4天）处理，以评估全基因组DNA甲基化水平以及关键类胡萝卜素合成基因的转录响应。出乎意料的是，两种DNMT抑制剂均与*D. salina*中5-甲基胞嘧啶水平的轻度升高相关，这与经典的去甲基化预期相悖。qRT-PCR显示，100 μM齐杜拉滨广泛上调类胡萝卜素合成基因，尤其是*β-胡萝卜素异构酶*（*DsBCI*），与9-顺式异构体富集相关。相比之下，200 μM 5-氮杂胞苷抑制*八氢番茄红素合成酶*（*DsPSY*），同时上调*番茄红素ε-环化酶*（*DsLCYE*）和*β-胡萝卜素羟基化酶*（*DsBCH*），将代谢流重新导向α-类胡萝卜素途径。总体而言，通过化学抑制DNA甲基转移酶重新编程了*D. salina*的类胡萝卜素代谢。齐杜拉滨处理显著提高了9-顺式β-胡萝卜素水平，而5-氮杂胞苷促进了α-类胡萝卜素的相对富集。这些发现揭示了表观遗传调控参与*D. salina*类胡萝卜素代谢的过程，并可为未来旨在生物技术上生产高价值9-顺式β-胡萝卜素的策略提供基础。