近日，中国科学院近代物理研究所科研团队与兰州理工大学合作，通过重离子辐射和基因编辑技术，优化了酵母代谢途径，有效提升了酵母合成脂质的能力。相关研究成果在《自然》杂志旗下国际期刊《通讯生物学》上发表。
酵母是一种重要的微生物，从酵母中提取的脂质是一种高价值的化学原料，在能源、生物科技和消费品制造领域具有广泛的应用潜力。然而，酵母通过天然代谢合成的脂质产量非常有限，远低于工业化生产需求。
科学家研究发现，酵母合成脂质的关键因素之一是乙酰辅酶A，它充当着脂质分子的“原材料”。在酵母中，乙酰辅酶A作为脂肪酸和脂质合成的关键前体分子，通过酵母细胞内的代谢途径被转化为脂质分子。然而，在天然代谢途径中，乙酰辅酶A往往被优先分配用于其他关键细胞功能，如能量代谢和细胞壁合成，这种竞争性分流导致合成脂质的乙酰辅酶A供应不足，进而导致脂质的产量低下。在未经改造的酵母中，脂质产量通常低于细胞干重的10%，远低于工业应用所需的30%以上的理想水平。
为了增加脂质合成量，科研人员利用兰州重离子加速器（HIRFL）对酵母进行重离子辐射处理，结合多组学方法识别并验证了与脂质合成相关的关键基因ALD4，再通过基因编辑技术，提高了ALD4基因相关代谢产物的生成效率，有效增加乙酰辅酶A的供应，使乙酰辅酶A的水平较之前提高了17.1%。实验结果显示，改造后的酵母脂质产量较改造前提升了20.1%。
上述方法的应用，使得酵母等微生物在复杂工业化场景中的发酵性能显著增强，也为生物制造、微生物新菌种资源等方面的研究提供了有力支撑，具有良好的应用前景。（记者王冰雅、尚杰）