看生物學家挖出「金山銀山」

加州大學伯克利分校、洛杉磯分校和舊金山研究所，三家世界頂級研究機構的植物學家和生化學家強強聯手，在綠藻基因組金礦中終於挖出了一塊寶貝。這個綠藻名叫Chromochloris zofingiensis（C. zofingiensis），它能產生一種叫蝦青素的物質，該物質不僅是可持續生物燃料，還能治療某些疾病，這項發表在《PNAS》的文章指出了一條人工生產蝦青素的致富道路。

低溫軟X射線（cryo-soft X-ray）下的C. zofingiensis細胞形貌

一隻藻大概有1萬5千個基因，研究人員的工作有點類似拼詞遊戲，從1萬多個基因中挑選能為人所用的基因組合。

C. zofingiensis是蝦青素的天然來源之一。鮭魚等魚類體內，還有鳥類羽毛中也含有這種抗氧化劑蝦青素。由於蝦青素具有抗炎功效，對人體有益，它已經被廣泛地用於癌症、心血管疾病、神經退行性疾病、糖尿病、肥胖症等炎症性疾病的治療。相關商業人士介紹：天然提取的蝦青素比化學合成的更具抗氧化性，並且，僅批准天然蝦青素用於人類保健。因此，蝦青素的生物合成路徑是一條「生財有道」。

雖然走過了漫長的10年，但是皇天不負有心人，這隊有追求的研究人員終於到達了成功的彼岸。

研究人員構建了染色體水平的C. zofingiensis細胞核基因組、細胞器基因組和不同生長條件下的轉錄組，利用長短讀長測序結果拼裝出了位於19條染色體上的，大約58Mbp的15274個預測蛋白質編碼基因圖譜。基因模型的功能注釋確定了約73%的基因的同源家族。其中兩個編碼β-酮酶（beta-ketolase，BKT）的基因是蝦青素生物合成的關鍵。因為，在基因組中這兩個基因都顯示出了上調錶達。

此外，在強光暴露條件下的轉錄本揭示了一系列參與蝦青素生物合成的候選基因，包括ABC轉運蛋白、細胞色素P450酶，和醯基轉移酶等。

強光下RNA-seq揭示出基因的選擇性表達

天地靈氣孕育出了藻類，它們為人類生產賴以生存的氧氣。如今高質量的基因組和轉錄組測序技術允許我們深入探索大自然的神聖產物，讓它們更好的為人類服務。

其實，不僅僅是藻類，過去幾十年間，線蟲、果蠅，擬南芥……從基因組序列下手人類已經開發了很多「生物模型」。「這些被稱為模式動/植物的生物，讓我們更好的了解細胞和蛋白質的運作，從而揭開更複雜的系統（比如人類）的面紗。」本文共同通訊作者，美國能源部勞倫斯-伯克利國家實驗室科學家Krishna Niyogi說。「今天，我們能在實驗室中測序幾乎所有生物的基因組序列。」

手握全基因組序列大權，目前這座藻類基因組「金山」由加州大學洛杉磯分校的分子、細胞、發育生物學教授Niyogi和Matteo Pellegrini管理，同時他們也是兩位商業人士。

原文標題

Chromosome-level genome assembly and transcriptome of the green alga Chromochloris zofingiensis illuminates astaxanthin production

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