לאחרונה, צוות הביוטכנולוגיה של אצות ואצות במכון לאוקיאנולוגיה של האקדמיה הסינית למדעים התקדם בפיתוח משאבי אסטקסנטין מכלורלה אדומה. נמצא כי למסלולים מטבוליים רבים שאינם תלויים בפוטו, כגון גליקוליזה נשימתית אנאירובית (EMP), מחזור חומצה טריקרבוקסילית נשימה אירובית (TCA), מסלול פנטוז פוספט (PPP) ומסלול אוקסידאז חלופי של נשימה מיטוכונדריאלית (AOX), יש השפעות רגולטוריות חשובות על סינתזה והצטברות של אסטקסנטין. התוצאות פורסמו בשלושה מאמרי מחקר ב-Bioresource Technology.
אסטקסנטין הוא אדום בוהק, בעל צביעה חזקה מאוד, יכולת נוגדת חמצון ומגוון פונקציות ביולוגיות, ובעל סיכוי יישום רחב בתחומי התזונה והמזון הבריאותי, הרפואה והקוסמטיקה.אריתרוכלורלה היא מעין אצות ירוקות חד-תאיות עשירות באסטקסנטין, והיא גם המשאב הביולוגי הטוב ביותר לייצור אסטקסנטין טבעי בעולם. בעבר האמינו שהביוסינתזה של אסטקסנטין מונעת בעיקר על ידי אור חזק ומושרה על ידי מחסור ברכיבים תזונתיים. רוב המחקרים בארץ ובחו"ל התמקדו בתהליכים אנבוליים תלויים בפוטו (כגון פוטוסינתזה, הגנה על פוטוגרפיה וצמיחת תאים), ותשומת לב מועטה הוקדשה לפירוק ולנשימה צורכת. אפילו בשנים האחרונות, רק נשימת פוטו-תלויה ונשימה כלורופלסט היו מעורבים, בעוד שתפקידו של מסלול מטבולי נשימה לא תלוי-פוטו-תלוי בסינתזה והצטברות אסטקסנטין ב-S. novosa דווח רק לעתים רחוקות.
הצוות מצא ואישר כי מספר מסלולים מטבוליים נשימתיים שאינם תלויים בפוטו יכולים לווסת ביעילות את סינתזה והצטברות של אסטקסנטין. מחקר מצא שדרך אוקסידאז חלופית לפעילות נשימתית מיטוכונדריאלית ואדום מצאה הצטברות אסטקסנטין הייתה מתאם שלילי באופן מובהק, כאשר לאחר שהגישה המוצעת מרוסנת, היא קשורה קשר הדוק לנשימה באמצע המטבוליט חומצה פירובית ותכולת חומצה זרחתית גליצרלדהיד 3 השתפרה באופן משמעותי. , במקביל לקדם את יצירת חומר האנרגיה של NADPH, ולעורר את הצטברות מיני חמצן תגובתיים, לפיכך, ניתן לקדם סינתזה של אסטקסנטין. מוצע כי ויסות הנשימה יכול לקדם ביוסינתזה והצטברות של אסטקסנטין.
בנוסף, אישרנו עוד שמחזור ה-TCA, המרכז המרכזי של מטבוליזם אנרגיה בנשימה שאינה תלויה בפוטו, יכול לספק שלד פחמן לסינתזת אסטקסנטין ולקדם הצטברות אסטקסנטין בתאים בעיקר על ידי הוספת מטבוליטים ביניים של נשימה. מנגנון הוויסות שלו הוא כדלקמן: מטבוליטים ביניים חומצה פומארית יכולים לשפר את חילוף החומרים הנשימתי של EMP, TCA ו- PPP בשלוש דרכים עיקריות, גורם לרמות חומצה פירובית וגליצרלדהיד 3 לעלייה משמעותית, מצד אחד, על ידי קידום מבשר לסינתזת אסטקסנטין. של isoamyl en pyrophosphate, מקדם ישירות את הסינתזה של astaxanthin, מצד שני גם מקדם את הסינתזה של חומצות שומן, ובכך מאיץ את תהליך האסטריפיקציה של astaxanthin, מקדם באופן עקיף סינתזת astaxanthin. Oxaloacetate, מטבוליט נוסף של מחזור TCA, יכול לקדם ישירות סינתזה של astaxanthin על ידי הגדלת רמות המצע וה-NADPH. בהשוואה לחומצה פומארית, לחומצה אוקסלואצטית יש השפעה מקדמת מהירה ומשמעותית יותר, בעיקר בשל המנגנון הטרנסממברני היעיל יותר שלה.
התוצאות משפרות את מערכת הפיתוח בקנה מידה אסטקסנטין אדום של תיאוריה בסיסית וטכנולוגיית פיתוח, יסייעו לשפר את הביוריאקטור המבוסס על ויסות מחזור התא וטכנולוגיות בנייה אור סגור גדול כגון מצב פיתוח אדום נמצא, להפוך צמחים פוטוסינתטיים של תאי צמחים ליעילים יותר לפעולה, לקדם רמת הפיתוח בתעשייה של התעלות. במקביל, ניתן להשתמש בתוצאות המחקר להתייחסות למחקר ופיתוח משאבים של מטבוליטים משניים כגון קרוטן של מיקרו אצות אחרות.
