我院霍書豪教授課題組以“Molecular approaches to enhance astaxanthin biosynthesis; Future outlook: Engineering of transcription factors in Haematococcus pluvialis”為題，近日在國際知名期刊Critical Reviews in Biotechnology-《生物工程評述》上發表關于用分子方法促進蝦青素通過雨生紅球藻轉錄因子調控進行生物合成方面的觀點論文。

天然蝦青素由于其良好的抗強氧化功效，在人類健康，藥品，保健品，化妝品及功能性食品中受到廣泛應用。雨生紅球藻作為模式微藻，其天然含量較低，要使其滿足工業需求，使蝦青素商業化具有成本效益，必須提高其天然産量。同時由于傳統化學合成具有毒性風險高，産品抗氧性比天然産品低二十倍的缺陷，作者提出通過轉錄因子進行轉錄調控以及植物激素影響來提高微藻中蝦青素生物合成産量的新思路。

蝦青素是一種天然産生的色素，中心共轭雙鍵使呈紅色，并起到抗強氧化劑的作用。具有親水性和親脂性，可以很容易穿過細胞膜，在組織内外都提供抗氧化潛能。作者創新性抓住目前科研環境對雨生紅球藻産生蝦青素的轉錄因子認識不足，生物合成調控機制尚未研究這一突破口，剖析了通過轉錄因子和植物激素提高雨生紅球藻内蝦青素生物合成途徑的可能性及可行性。文章綜述了蝦青素的來源，醫療應用和生産階段，進行了雨生藻中與轉錄因子相關的的基礎研究（如各類培養條件以及應激反應下相關蛋白質的變化）并嘗試了相關分子策略，此外還讨論了多種植物激素對基因轉錄的影響。蝦青素生物合成的調控機制尚不清楚。現有的數據隻是初步的。到目前為止，沒有一個轉錄因子被證實是蝦青素調節因子。MYB、AP2/ERF和WRKY是植物中較大的轉錄因子家族。

雨生藻蝦青素的生産能力遠優于其他蝦青素生産生物，但商業需求尚未得到滿足。盡管其對健康有巨大的益處，但關于其調控的分子機制的知識仍然相對較淺和狹窄。通路基因的過表達是有利的，但隻有PDS和BKT已經過表達。利用其他參與蝦青素調控的基因進行代謝工程可能是未來的一種方法。雖然轉錄因子工程是觸發對目标化合物的生化反應的最有力的工具，但參與蝦青素生物合成調控的轉錄因子尚未被克隆、表征和功能驗證。在了解蝦青素生物合成調控的分子基礎上存在着明顯的研究差距。目前還沒有研究在雨生藻中TFs被一種特定的激素激活。為了填補這一空白，需要闡明雨生藻中TFs作用的分子機制以及相關激素反應的詳細分子機制。因此，我們建議結合轉錄和激素調控的研究，提高其在脅迫條件下産生蝦青素的内在能力。

原文參見：Sadaf-Ilyas Kayani, Saeed-ur -Rahman, Qian Shen, Yi Cui, Wei Liu, Xinjuan Hu, Feifei Zhu & Shuhao Huo (2023) Molecular approaches to enhance astaxanthin biosynthesis; future outlook: engineering of transcription factors in Haematococcus pluvialis, Critical Reviews in Biotechnology,DOI: 10.1080/07388551.2023.2208284