類固醇合成發(fā)現(xiàn)可以重寫教科書

類固醇是所有復(fù)雜生物(如動(dòng)物和植物)生命中必不可少的分子。來自VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學(xué)中心，科技大學(xué)悉尼氣候變化群和昆士蘭大學(xué)的研究人員現(xiàn)已在一些現(xiàn)代生物中發(fā)現(xiàn)了類固醇生物合成途徑中的一種新的中心酶。這不僅可能導(dǎo)致進(jìn)化的重新思考，而且還開辟了控制水產(chǎn)養(yǎng)殖中有毒藻類的新方法。他們的研究結(jié)果發(fā)表在Nature Microbiology上。

隨著CRISPR / Cas9等基因組編輯工具的日益普及，科學(xué)家們可以前所未有地獲得許多內(nèi)在代謝過程，這些過程已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十億年，以塑造生命之樹。科學(xué)家們說，一項(xiàng)新的研究探索了一組稱為硅藻的微藻中的類固醇生物合成途徑，這促使人們重新思考真核生命的關(guān)鍵進(jìn)化方面。

了解硅藻潛在的自然代謝對(duì)于為不斷發(fā)展的生物技術(shù)領(lǐng)域設(shè)計(jì)合成生物學(xué)和代謝工程策略是必要的。此外，發(fā)表在“ 自然微生物學(xué)”雜志上的研究結(jié)果為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供了潛在的實(shí)際應(yīng)用，可以提供有關(guān)抑制有毒藻類感染的方法。

該研究是由悉尼科技大學(xué)氣候變化群(UTSC3)和VIB-根特大學(xué)科學(xué)家以及昆士蘭大學(xué)共同領(lǐng)導(dǎo)的國際合作。位于UTSC3的共同作者和CSIRO合成生物學(xué)未來科學(xué)平臺(tái)研究員Michele Fabris博士表示，該團(tuán)隊(duì)的興趣是由早期的研究引發(fā)的，該研究表明，類固醇生物合成的新型替代酶可能隱藏在一些微藻物種中。

“甾醇是所有真核細(xì)胞的必需成分。沒有甾醇，植物，動(dòng)物和真菌就無法生存。我們都依賴于20多億年前出現(xiàn)的細(xì)胞中相同的古老代謝機(jī)制 - 或者我們認(rèn)為，”他說。

VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學(xué)中心植物代謝領(lǐng)域的領(lǐng)先專家Alain Goossens教授說，根據(jù)生物化學(xué)教科書，這種酶是甾醇生物合成中第一個(gè)也是最重要的一步，人們認(rèn)為角鯊烯環(huán)氧酶(SQE)具有所有現(xiàn)代生物都是從他們共同的祖先那里繼續(xù)進(jìn)行的。

主要作者，VIB-UGent研究員Jacob Pollier博士說，相反，他們發(fā)現(xiàn)“許多生物使用另一種完全不同的酶，另一種SQE(AltSQE)。”大自然提出了一種不同的方法來實(shí)現(xiàn)這是生命關(guān)鍵的功能。我們不知道為什么會(huì)這樣，但它對(duì)我們對(duì)生命進(jìn)化的理解有深遠(yuǎn)的影響，“他說。

對(duì)類固醇生物合成的公認(rèn)觀點(diǎn)的重新思考也可能開辟潛在的途徑來控制影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的有害有毒藻類和寄生蟲感染，分別導(dǎo)致人類海產(chǎn)品中毒和經(jīng)濟(jì)損失。雖然不是本研究的重點(diǎn)，但這種新型酶的發(fā)現(xiàn)可以在這一領(lǐng)域找到應(yīng)用。

“因?yàn)殓薮纪緩绞沁@些生物的必要功能，所以進(jìn)行關(guān)鍵步驟的酶可以提供新的，潛在的殺滅開關(guān)，如果適當(dāng)靶向，”Fabris博士說。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)驚喜。在一類海洋病毒中發(fā)現(xiàn)了相同的AltSQE基因，這些病毒與藻類大量繁殖中的感染和大規(guī)模死亡有關(guān)，這可能會(huì)導(dǎo)致云的形成。

“藻類大量繁殖被認(rèn)為會(huì)影響云的形成，因此最終會(huì)影響地球的氣候系統(tǒng)。這些海洋病毒已被劫持藻類類固醇代謝，因此AltSQE可在海洋云的形成和氣候調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，”Pollier博士說

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