Nová biosyntetická cesta v rostlinách: Otevírá cestu k rozšířené výrobě cenných bio-olejů

Rostlinné oleje představují klíčové suroviny pro biopaliva a bioprodukty, neboť poskytují energeticky bohaté uhlovodíkové molekuly.

Rostlinné oleje představují klíčové suroviny pro biopaliva a bioprodukty, neboť poskytují energeticky bohaté uhlovodíkové molekuly. Některé rostliny si v průběhu evoluce vyvinuly odlišné sady enzymů, které produkují vysoce hodnotné neobvyklé mastné kyseliny s novými délkami řetězců nebo funkčními skupinami.

Nový výzkum vědců z Centra pro pokročilé bioenergie a bioproduktové inovace (CABBI) se zaměřil na objasnění a využití neobvyklé biosyntetické dráhy mastných kyselin v semenech rostliny Orychophragmus limprichtianus. Cílem je rozšířit soubor nástrojů syntetické biologie pro bioprodukty na bázi rostlin a mikroorganismů.

Vědci provedli pokročilé lipidové analýzy pomocí metod TLC, GC-MS a LC-MS, aby identifikovali a charakterizovali dříve neznámé složení mastných kyselin v semenech O. limprichtianus. Kombinovali biochemické testy a molekulární biologii s modelováním proteinových struktur řízeným umělou inteligencí, aby lépe pochopili molekulární mechanismus biosyntetické dráhy. Navržená biosyntetická dráha byla následně rekonstruována v upraveném hostiteli olejnatých semen, aby se ověřila funkce enzymů in vivo.

Bylo zjištěno, že neobvyklé mastné kyseliny v semenech O. limprichtianus jsou C24–C28 keto-hydroxy mastné kyseliny. Tento výrazný lipidový profil je řízen dvěma odlišnými enzymy: elongázou mastných kyselin 1 (FAE1) a 3-ketoacyl-CoA reduktázou (KCR1). Tato zjištění odhalila biosyntetickou dráhu, ve které rostlinný systém získal diskontinuální elongační funkci podobnou bakteriální polyketidsyntáze (PKS). Tento objev má potenciál výrazně rozšířit možnosti udržitelné výroby vysoce hodnotných bio-olejů a bioproduktů.