最近、中国科学院海洋学研究所の藻類および藻類バイオテクノロジーチームは、赤色クロレラからのアスタキサンチン資源の開発を進めました。 嫌気性呼吸解糖（EMP）、好気性呼吸トリカルボン酸サイクル（TCA）、ペントースリン酸経路（PPP）、ミトコンドリア呼吸代替オキシダーゼ経路（AOX）などの多くの非光依存性代謝経路が、アスタキサンチンの合成と蓄積。 この結果は、Bioresource Technology の 3 つの研究論文に掲載されました。
アスタキサンチンは鮮やかな赤色で、発色が非常に強く、抗酸化力があり、さまざまな生体機能を持っており、栄養や健康食品、医薬品、化粧品の分野で幅広い応用が期待されています。エリスロクロレラは、アスタキサンチンが豊富な単細胞緑藻の一種であり、天然アスタキサンチンを生産する世界で最も優れた生物資源でもあります。 以前は、アスタキサンチンの生合成は主に強い光によって駆動され、栄養不足によって誘導されると考えられていました. 国内外の研究のほとんどは、光依存性同化プロセス (光合成、光保護、細胞増殖など) に焦点を当てており、分解と消費呼吸にはほとんど注意が払われませんでした。 S. novosa におけるアスタキサンチンの合成と蓄積における非光依存性呼吸代謝経路の役割はめったに報告されていませんでしたが、近年でも、光依存性光呼吸と葉緑体呼吸のみが関与していました。
チームは、複数の非光依存性呼吸代謝経路がアスタキサンチンの合成と蓄積を効果的に調節できることを発見し、確認しました。 研究によると、ミトコンドリアの呼吸活動と赤のオルタナティブオキシダーゼ法は、アスタキサンチンの蓄積が有意に負の相関関係にあることが判明し、提案されたアプローチが抑制された後、代謝物のピルビン酸とグリセルアルデヒド3リン酸の含有量が大幅に改善され、呼吸の途中で呼吸に密接に関連していることがわかりました、同時にNADPHエネルギー物質の生成を促進し、活性酸素種の蓄積を刺激し、したがって、アスタキサンチン合成を促進することができた. 呼吸の調節がアスタキサンチンの生合成と蓄積を促進できることが示唆されています。
さらに、非光依存性呼吸におけるエネルギー代謝の中心ハブであるTCAサイクルが、アスタキサンチン合成のための炭素骨格を提供し、主に呼吸の中間代謝産物を追加することによって細胞内のアスタキサンチン蓄積を促進できることをさらに確認しました。 その調節メカニズムは次のとおりです。 中間代謝物フマル酸は、EMP、TCA、および PPP の 3 つの主な方法の呼吸代謝を改善し、ピルビン酸とグリセルアルデヒド 3 リン酸レベルを著しく増加させます。一方、アスタキサンチン合成前駆体を促進することによりイソアミレン ピロリン酸のアスタキサンチンの合成を直接促進する一方で、脂肪酸の合成も促進するため、アスタキサンチンのエステル化プロセスが促進され、アスタキサンチンの合成が間接的に促進されます。 TCAサイクルの別の代謝産物であるオキサロ酢酸は、基質とNADPHレベルを増加させることにより、アスタキサンチン合成を直接促進することができます. フマル酸と比較して、オキサロ酢酸は、主にそのより効率的な膜貫通メカニズムにより、より速く、より重要な促進効果があります。
その結果は、基礎理論と開発技術の赤色発見アスタキサンチンスケール開発システムを改善し、細胞周期調節に基づくバイオリアクターと赤色発見開発モードなどの大型密閉光構築技術の改善に役立ち、植物細胞光合成植物のより効率的な運用を促進し、アセンションの産業発展レベル。 同時に、研究成果は、他の微細藻類のカロチンなどの二次代謝産物の研究や資源開発の参考にすることができます。
