In this regard, natural microbial hosts that produce neutral lipids
such as TAGs should be explored, and the engineering of model
microorganisms should be studied. Th e robustness of lipid production
by the basidiomycetous fungus R. toruloides has been welldocumented
10,14,38 . Auxotrophic mutants were achieved by physical
and chemical mutagenesis 39 , and effi cient transformation of
R. toruloides with artifi cial plasmids has been demonstrated 40 . Th e
current study disclosed the genome of R. toruloides based on deep
sequencing and RNA-seq-assisted annotation, and further transcriptomic
and proteomic analyses provided integrated information
to discuss, for the fi rst time and in much more detail, the molecular
mechanism of fungi oleaginicity, nitrogen metabolism and the
relationship between these processes.
Some features of the R. toruloides genome that were linked to
oleaginicity included the presence of ACL, split FAS, the perilipin
family protein, and the MBO and carotenoid biosynthetic pathways.
In R. toruloides , the expression level of ACL1 was extremely high
( Supplementary Table S8 ), which led to elevated citrate lysis activity
for acetyl-CoA production. ACL 1 is an essential gene for oleaginicity
and is absent in some Saccharomycetes fungi. Y. lipolytica , which
is the only known species of the Saccharomyces that contains ACL,
is an oleaginous yeast 41 . Th e presence of split FAS with two ACPs
seemed conserved among oleaginous red yeasts ( Supplementary
Fig. S10 ). Tandem ACPs were distributed broadly in polyketide synthases,
and it was demonstrated that the yield of polyunsaturated fatty
acids were dependent on the number of ACP domains 42 . Although
it was unclear whether tandem ACPs in FAS would improve fatty
acid production, this novel domain composition was to the best of
our knowledge, fi rst identifi ed in FAS. Neutral lipids are stored in
lipid droplets, which are specialized organelles that are coated with
a phospholipid monolayer and proteins. Perilipin, a diverse family
of lipid-droplet coating proteins, governs lipolysis 37 . In fungi,
a perilipin-like protein MPL1 was characterized as a lipid-droplet
protein that protected lipids from degradation 36 . Th e MPL1-like
perilipins were exclusively found in pezizomycotinal ascomycetes
such as Y. lipolytica , and the open-reading frame YALI0F24167g.aa
(perilipin family protein, E-value 1.7e − 05) of Y. lipolytica was identifi
ed in the most abundant fraction of the lipid-droplet proteome 43 .
We found a new class of perilipin proteins, which was composed of
the amino terminal perilipin and carboxy terminal apolipoprotein
domains, in basidiomycetes ( Supplementary Fig. S11 ). During lipid
accumulation, the expression of perilipin was consistent with the
lipid amount and lipid-droplet volume ( Fig. 5e ), which suggested its
importance to lipid accumulation.
Nitrogen limitation has been extensively practiced to initiate
lipid overproduction for oleaginous species 6,10 . Nitrogen limitation
leads to amino acid (especially glutamine and leucine) starvation in
the cytosol, which inhibits the activity of the TOR complex 1, a global
regulator of nutrient signalling, by the Npr2 / 3 (ref. 31) or Gtr1 / 2
complexes (orthologues of the Rag protein) 44 . Th e conserved TOR
complexes were present in R. toruloides ( Fig. 7a ) and the expression
of NPR2 was indeed downregulated in this organism on nitrogen
starvation ( Supplementary Table S7 ). Inactivated TORC1 then
inhibits translation initiation and ribosome biogenesis and activates
autophagy ( Fig. 7b ). As a result, protein synthesis is blocked and
autophagy-related proteolysis is activated, which recycles amino
acids. In S. cerevisiae , NCR-related genes are regulated by TOR
signalling in response to nitrogen starvation through controlling the
translocation of GATA transcription factors 45 . In the basidiomycetous
fungus Cryptococcus neoformans , the GATA-type transcription
factor Gat1 was also found to be responsible for nitrogen regulation
46 . Eleven putative GATA-type transcription factors were found
in R. toruloides , and the HGATAR (H = A, C or T, and R = A or G)
motif, which is recognized by GATA factors, was overrepresented in
the upstream regions of those upregulated nitrogen metabolic genes
( Supplementary Fig. S12 ). Th erefore, it would be interesting to
characterize the roles of GATA factors in the transcriptional regulation
of nitrogen metabolism in R. toruloides . Ribosome biogenesis
and protein translation, the read-outs of TOR signalling, were also
inhibited ( Fig. 3d and Supplementary Data 1 ); thus, nitrogen starvation
resulted in blocked biosynthesis of nitrogenous macromolecules
(that is, nucleic acids and protein). Inhibited TOR signalling
cascades can also activate autophagy 29 , and a number of autophagyrelated
genes were induced on nitrogen starvation. As a result, free
amino acids and fatty acids were expected to be released on degradation
of proteins and membrane lip
ในการนี้ ธรรมชาติของโฮสต์ที่ผลิตไขมันที่เป็นกลางเช่นแท็กควรจะสำรวจและวิศวกรรมของโมเดลจุลินทรีย์ที่ควรศึกษา th e ความแกร่งของการผลิตไขมันโดยเชื้อรา basidiomycetous toruloides ได้รับ welldocumented R10,14,38 . auxotrophic กลายพันธุ์ได้สําเร็จ โดยทางกายภาพและเคมีของ 39 และ effi cient แปลงของtoruloides อาร์ กับ artifi ่พลาสได้แสดง 40 th eการศึกษาในปัจจุบัน บริษัท อาร์ toruloides ขึ้นอยู่กับพันธุกรรมของลึกและลำดับ RNA seq ช่วยบันทึกย่อ และ transcriptomic เพิ่มเติมและการวิเคราะห์โปรตีนให้ข้อมูลแบบบูรณาการเพื่อหารือกับ RST fi เวลาและในรายละเอียดมากขึ้น , โมเลกุลกลไกของเชื้อรา oleaginicity เมแทบอลิซึมไนโตรเจนและความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการเหล่านี้ลักษณะของพันธุกรรมที่เชื่อมโยงกับ toruloides Roleaginicity รวมการแสดงตนของ ACL , แยก ) , perilipinโปรตีนในครอบครัว และในการ MBO และเส้นทาง .ในอาร์ toruloides การแสดงออกระดับ acl1 มีสูงมาก( โต๊ะ s8 เสริม ) ซึ่งนำไปสู่การยกระดับกิจกรรมการสลายซิเตรตสำหรับการผลิตยาอะ . ACL เป็นยีนที่จำเป็นสำหรับ oleaginicity 1และไม่อยู่ในเชื้อราบาง saccharomycetes . วาย lipolytica ซึ่งคือ รู้จักชนิดของกรดที่ประกอบด้วย ACL ,เป็นยีสต์ที่ผสมด้วยน้ำมัน 41 . th e ตนแยกกับสอง acps ?ดูของที่ผสมด้วยน้ำมันสีแดงยีสต์เสริม อนุรักษ์รูปที่ S10 ) ควบคู่ acps กระจายอยู่ทั่วไปในแต่ไม่โดย ,และมันก็แสดงให้เห็นว่าผลผลิตของกรดไขมันไม่อิ่มตัวกรดที่ขึ้นอยู่กับจำนวนของ ACP โดเมน 42 ถึงแม้ว่ามันก็ชัดเจนว่าตีคู่ acps ใน FAS จะปรับปรุงไขมันการผลิตกรดนี้นวนิยายโดเมนเป็นองค์ประกอบที่ดีที่สุดของความรู้ของเรา , RST fi identifi เอ็ดใน ) . จะถูกเก็บไว้ในไขมันที่เป็นกลางไขมันพบซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญออร์แกเนลล์ที่เคลือบด้วยเป็นชั้นที่ฟอสโฟลิพิดและโปรตีน perilipin ครอบครัวที่หลากหลายของไขมันแตกตัวเคลือบโปรตีน ควบคุม lipolysis 37 ในเชื้อราเป็น perilipin เหมือน mpl1 โปรตีนมีลักษณะเป็นไขมันแตกตัวโปรตีนที่ป้องกันไขมันจากการย่อยสลาย 36 mpl1 TH E เช่นโดยเฉพาะ perilipins ถูกพบใน pezizomycotinal แอ คไมซีตีสเช่น วาย lipolytica และกรอบ yali0f24167g.aa เปิดอ่าน( perilipin ครอบครัวโปรตีน ประโยชน์ 1.7e − 05 ) lipolytica คือ identifi Yเอ็ดในส่วนที่มีมากที่สุดของโปรตีนไขมันแตกตัว 43เราพบคลาสใหม่ของโปรตีน perilipin ซึ่งประกอบด้วยด้านปลายอะมิโนและคาร์บ perilipin ฮอร์โมนเพศหญิงเทอร์มินัลโดเมนใน Basidiomycetes ( เพิ่มเติมรูปที่ S11 ) ระหว่างไขมันสะสมและแสดง perilipin ก็สอดคล้องกับปริมาณไขมันและปริมาณหยดไขมัน ( ภาพที่ 5 อี ) ซึ่งแนะนำของให้ความสำคัญกับการสะสมไขมันจำกัดไนโตรเจนได้รับอย่างกว้างขวางท่าเริ่มต้นที่ผสมด้วยน้ำมันชนิดไขมัน overproduction สำหรับ 6,10 . จำกัดไนโตรเจนนำกรดอะมิโน ( และโดยเฉพาะอย่างยิ่งและลิวซีน ) ความอดอยากในและ PDF ซึ่งยับยั้งกิจกรรมของเว็บที่ 1 บริษัทส่งสัญญาณควบคุมของสารอาหาร โดย npr2 / 3 ( 31 ) gtr1 / 2 ) หรือสารประกอบเชิงซ้อน ( orthologues ของเศษโปรตีน ) 44 th e เพื่อต.เชิงซ้อนที่อยู่ในอาร์ toruloides ( รูปที่ 68 ) และการแสดงของ npr2 แน่นอนในชีวิตนี้ downregulated ไนโตรเจนความอดอยาก ( โต๊ะ S7 เสริม ) ซึ่ง torc1 จากนั้นยับยั้งการกระตุ้นการแปลและไรโบโซมไบโอเจเนซิสอ ต้ฟาจี ( ภาพที่ 7b ) ผลการสังเคราะห์โปรตีนเป็นบล็อค และอ ต้ฟาจีกับโปรตีโ ลซิสถูกเปิดใช้งาน ซึ่งการรีไซเคิลกรดอะมิโนกรด ใน S . cerevisiae , NCR จะถูกควบคุมโดยยีนที่เกี่ยวข้องกับโต๋สัญญาณในการตอบสนองต่อการอดอาหารไนโตรเจนผ่านการควบคุมการเคลื่อนย้ายของ GATA ปัจจัยการถอดความ 45 ใน basidiomycetousเชื้อราบ้อหุ้น , ถอดความ GATA ประเภทปัจจัย gat1 พบรับผิดชอบควบคุมไนโตรเจน46 . ซึ่งปัจจัยการถอดความ GATA 11 ชนิดพบว่าในอาร์ toruloides และ hgatar ( H = A , C หรือ T , r = หรือกรัมบรรทัดฐานซึ่งเป็นที่ยอมรับโดยปัจจัยที่ GATA , overrepresented ในพื้นที่ต้นน้ำของ upregulated ไนโตรเจนเมตาบอลิซึม ยีน( เพิ่มเติมรูปที่ s12 ) erefore TH ก็จะน่าสนใจศึกษาบทบาทปัจจัยในการควบคุมการลองกาต้าของไนโตรเจนเมแทบอลิซึมในอาร์ toruloides . ไรโบโซมไบโอเจเนซิสและแปลโปรตีน อ่านลึกหนาบางของสัญญาณต่อได้ยังยับยั้ง ( ภาพ 3D และข้อมูลเพิ่มเติม 1 ) ; ดังนั้นการอดอาหารไนโตรเจนผลการสังเคราะห์โมเลกุลไนโตรเจนในบล็อก( คือกรดนิวคลีอิกและโปรตีน ) ยับยั้งการส่งสัญญาณโต๋น้ำตก 29 อ ต้ฟาจียังสามารถเปิดใช้งาน และจำนวนของ autophagyrelatedยีนที่ถูกชักนำในการอดอาหารไนโตรเจน เป็นผลให้ฟรีกรดอะมิโน และกรดไขมันที่ถูกคาดว่าจะได้รับการปล่อยตัวในการย่อยสลายของโปรตีนและเยื่อ l
การแปล กรุณารอสักครู่..