青岛能源所实现高水平神经酸合成

　　神经酸是一种二十四碳单不饱和脂肪酸，在大脑白质及髓鞘中含量丰富，缺乏神经酸可导致多发性硬化症等脱髓鞘疾病。越来越多的研究表明，神经酸可用于治疗肾上腺脑白质营养不良和多发性硬化症，并且能够有效改善运动紊乱与认知，对帕金森病亦有预防和改善作用。长久以来，神经酸主要提取自植物种子，来源受限。近年，合成生物学兴起，微生物发酵法合成神经酸成为新的技术趋势。

　　青岛能源所分子微生物工程研究组通过对脂肪酸延长途径、去饱和途径、酯化途径的改造以及亚细胞工程、发酵工程等（图1），获得了高产神经酸解脂耶氏酵母菌株与工艺，神经酸产量超过17 g/L，并且联合资源环境与分离研究组开发了神经酸纯化工艺。相关技术已转让浙江震元生物科技有限公司，正为申报新食品原料做准备工作。该工作已申请专利6项，包括PCT专利2项（其中一项已获美国专利授权US 11,603,545 B和日本专利授权2020-556255），发明专利4项（其中2项已授权）；发表论文6篇，其中神经酸合成的近期成果于2023年3月在bioRxiv预印发表。 


　　图1. 解脂耶氏酵母合成神经酸。 

（A, 神经酸代谢途径设计；B, 脂肪酸延长酶的亚细胞定位；C, 内质网调节因子对细胞生长及油脂合成的影响；D, 酯化途径）

　　随后，分子微生物工程研究组联合齐鲁医院于2023年4月在国际食品和营养TOP期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》上发表综述文章，从神经酸对细胞膜结构稳定性、神经信号传导效率、细胞自噬触发机制、以及脂质动员促进等四个主要方面阐述其生理功能机制，总结了神经酸与多发性硬化症、肥胖、阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的关系，以及它们作为膳食补充剂的用途（图2）。上述研究有望进一步推动神经酸的发酵法生产与应用。本研究获得了浙江震元生物科技有限公司、国家重点研发计划、中国科学院、山东能源研究院等项目资助。（文/图 苏航、冯仪云） 

　　
　　图2. 神经酸在体内的衍生化及在膜结构中的功能 

　　原文链接：https://doi.org/10.1101/2023.03.28.534371

　　Su H, Shi PH, Shen ZS, Meng HM, Meng ZY, Han XF, Chen YN, Fan WM, Fa Y, Yang CY, Li FL, Wang SA. High-level production of nervonic acid in the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica by systematic metabolic engineering. bioRxiv 2023.03.28.534371.

　　https://doi.org/10.1080/10408398.2023.2203753

　　Phung NV, Rong F, Xia WY, Fan Y, Li XY, Wang SA, Li FL. 2023. Nervonic acid and its sphingolipids: Biological functions and potential food applications. Crit Rev Food Sci Nutr.