研究确定了脂质积累途径的特征

随着对可持续能源的日益重视，来自动物或植物脂类 - 油和脂肪的生物燃料 - 已被提议作为化石燃料的有希望的替代品。特别是，酵母菌Yarrowia lipolytica作为生物燃料生物体具有很强的潜力，因为它积累了大量的脂质，但对所涉及的关键生物过程知之甚少。

为了解决这一知识差距，太平洋西北国家实验室的研究人员首次对脂解酵母进行了全面的代谢组学和脂质组学研究，以表征与酵母菌种中脂质积累相关的代谢过程。他们鉴定和表征了解脂耶氏酵母中葡萄糖脂质积累的主要途径。

“耶氏酵母是一种伟大的生物体，可以通过它进行遗传操作，具有基因测序序列并产生很好的生物燃料前体脂质，”负责该研究的PNNL生物学家Scott Baker博士说。他们的研究结果为从脂肪中利用脂质的最佳时机和营养条件提供了重要的见解。此外，描述解脂耶氏酵母中脂质积累的新综合数据集将使更详细的实验能够为未来的代谢工程努力提供特定的遗传目标。

该研究为设计酵母以优化脂质积累和最大化碳基产物的产量奠定了基础。由于来自解脂耶氏酵母的脂质具有与柴油燃料类似的化学性质，因此它们可以使用当前的车辆和加油站的现有基础设施而容易地用作生物柴油。因此，利用来自解脂耶氏酵母的脂质将加速开发更快速转变为基于生物燃料的能量系统的实用方法。

“基于对这种生物体中脂质生物合成的基本了解，我们希望能够提出提高其生产力的策略，”PNNL博士后Kyle Pomraning博士说，他是PLoS One上出现的研究论文的第一作者。。

该团队使用分析化学技术分析脂质，并利用位于PNNL的能源部国家科学用户设施EMSL的安静翼的能力监测细胞形状的变化。他们发现，在为期五天的实验中，脂质迅速积累并在48小时达到峰值，同时氨基酸代谢改变。当细胞在过量葡萄糖(培养基中的主要碳源)存在下开始合成氨基酸时，脂质积累达到最大水平。然而，生物燃料友好型脂质的最高比例发生在24小时，这表明脂质的生物燃料质量在脂质积累峰值之前是最高的。

到72小时，葡萄糖水平降低的细胞开始形成更厚的细胞壁，可能会保护自己直到找到更有利的环境条件。从对将葡萄糖输入转化为脂质输出感兴趣的生物工程师的角度来看，在饥饿条件下开发较厚的细胞壁代表了否则将用于脂质生产的废弃碳。因此，参与细胞壁合成的基因可能是提高脂质生产酵母菌株效率的有希望的靶标。

“我们目前正在对脂解酵母脂质生物合成诱导进行遗传和多组学分析，以便我们将该生物体设计为更有效的生产宿主，”Baker说。