Increased Lipid Accumulation in Mucor circinelloides by Overexpression of Mitochondria! Citrate Transporter Genes
Increased Lipid Accumulation in Mucor circinelloides by Overexpression of Mitochondria! Citrate Transporter Genes
复制标题
通过线粒体柠檬酸转运蛋白基因的过度表达增加卷枝毛霉中的脂质积累
DOI：
10.1021/acs.iecr.8b05564
复制
发表时间：
2019-02-13
影响因子：
4.2
通讯作者：
Song, Yuanda
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang, Junhuan;Li, Shaoqi;Song, Yuanda
卷枝毛霉作为一种产油真菌，常被用作研究油脂生产的模式微生物。线粒体柠檬酸转运蛋白能够催化柠檬酸（由三羧酸循环积累而来）穿过线粒体内膜进行转运。然后，线粒体外的柠檬酸被ATP - 柠檬酸裂解酶裂解为草酰乙酸和乙酰辅酶A。细胞质中产生的乙酰辅酶A与NADPH一起用于脂肪酸的生物合成。因此，柠檬酸转运蛋白在线粒体的三羧酸循环和细胞质中的脂肪酸生物合成之间建立了联系。然而，柠檬酸转运蛋白在产油真菌油脂积累中的作用尚不清楚。在高产油脂菌株卷枝毛霉WJ11（油脂/细胞干重为36%）的基因组中存在两个编码柠檬酸转运蛋白的基因，分别命名为柠檬酸转运蛋白基因（ct）和三羧酸转运蛋白基因（tct）。由于已经构建了菌株CBS 277.49（油脂/细胞干重为15%）的突变体，并且其基因工程工具可用于基因操作，因此在本研究中，我们通过在CBS 277.49中过表达卷枝毛霉WJ11的柠檬酸转运蛋白来研究柠檬酸转运蛋白在调节油脂生物合成中的作用。
结果：我们的结果表明，ct和tct的过表达分别使油脂积累增加了44%（从13.0%增加到18.8%，w/w，细胞干重）和68%（从13.0%增加到21.8%，w/w，细胞干重）。此外，与对照（6.09 mM）相比，ct过表达菌株（4.91 mM）和tct过表达菌株（3.25 mM）的细胞外柠檬酸浓度分别显著降低了20%和47%。此外，柠檬酸转运蛋白基因的过表达激活了油脂生物合成的下游步骤，如ATP柠檬酸裂解酶（acl基因）和脂肪酸合酶（fas1和fas2基因），这表明更多的碳通量进入了脂肪酸生物合成。
结论：这是首次报道表明柠檬酸转运蛋白参与卷枝毛霉的油脂积累。柠檬酸转运蛋白和三羧酸转运蛋白都能够将线粒体柠檬酸运输到细胞质中，这可以为增加的ACL提供更多的柠檬酸进行裂解，从而为增加的FAS提供更多的乙酰辅酶A和NADPH来合成脂肪酸，因此在产油真菌卷枝毛霉的油脂生物合成中起着至关重要的作用。
Mucor circinelloides has been commonly used as the model microbe to investigate lipid production as an oleaginous fungus. Mitochondrial citrate transporter can catalyze the translocation of the citrate, accumulated from TCA cycle, across the mitochondrial inner membrane. The extra-mitochondrial citrate is then cleaved by ATP-citrate lyase to oxaloacetate (OAA) and acetyl-CoA. Acetyl-CoA together with NADPH generated in cytosol is used for fatty acid biosynthesis. Thus, citrate transporters provide a link between TCA cycle in mitochondria and fatty acid biosynthesis in cytosol. However, the role of citrate transporters for lipid accumulation in oleaginous fungi is not clear. Two genes coding for citrate transporters, named citrate transporter (ct) and tricarboxylate transporter (tct) respectively, were present in the genome of oleaginous fungus M. circinelloides WJ11, a high lipid producing strain (36%, lipid/cell dry weight). As the mutant of strain CBS 277.49 (15%, lipid/cell dry weight) has been constru...