我院霍书豪教授课题组以“Molecular approaches to enhance astaxanthin biosynthesis; Future outlook: Engineering of transcription factors in Haematococcus pluvialis”为题，近日在国际知名期刊Critical Reviews in Biotechnology-《生物工程评述》上发表关于用分子方法促进虾青素通过雨生红球藻转录因子调控进行生物合成方面的观点论文。

天然虾青素由于其良好的抗强氧化功效，在人类健康，药品，保健品，化妆品及功能性食品中受到广泛应用。雨生红球藻作为模式微藻，其天然含量较低，要使其满足工业需求，使虾青素商业化具有成本效益，必须提高其天然产量。同时由于传统化学合成具有毒性风险高，产品抗氧性比天然产品低二十倍的缺陷，作者提出通过转录因子进行转录调控以及植物激素影响来提高微藻中虾青素生物合成产量的新思路。

虾青素是一种天然产生的色素，中心共轭双键使呈红色，并起到抗强氧化剂的作用。具有亲水性和亲脂性，可以很容易穿过细胞膜，在组织内外都提供抗氧化潜能。作者创新性抓住目前科研环境对雨生红球藻产生虾青素的转录因子认识不足，生物合成调控机制尚未研究这一突破口，剖析了通过转录因子和植物激素提高雨生红球藻内虾青素生物合成途径的可能性及可行性。文章综述了虾青素的来源，医疗应用和生产阶段，进行了雨生藻中与转录因子相关的基础研究（如各类培养条件以及应激反应下相关蛋白质的变化）并尝试了相关分子策略，此外还讨论了多种植物激素对基因转录的影响。虾青素生物合成的调控机制尚不清楚。现有的数据只是初步的。到目前为止，没有一个转录因子被证实是虾青素调节因子。MYB、AP2/ERF和WRKY是植物中较大的转录因子家族。

雨生藻虾青素的生产能力远优于其他虾青素生产生物，但商业需求尚未得到满足。尽管其对健康有巨大的益处，但关于其调控的分子机制的知识仍然相对较浅和狭窄。通路基因的过表达是有利的，但只有PDS和BKT已经过表达。利用其他参与虾青素调控的基因进行代谢工程可能是未来的一种方法。虽然转录因子工程是触发对目标化合物的生化反应的最有力的工具，但参与虾青素生物合成调控的转录因子尚未被克隆、表征和功能验证。在了解虾青素生物合成调控的分子基础上存在着明显的研究差距。目前还没有研究在雨生藻中TFs被一种特定的激素激活。为了填补这一空白，需要阐明雨生藻中TFs作用的分子机制以及相关激素反应的详细分子机制。因此，我们建议结合转录和激素调控的研究，提高其在胁迫条件下产生虾青素的内在能力。

原文参见：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