1. An Oil Hyper-Accumulator Mutant Highlights Peroxisomal ATP Import as a Regulatory Step for Fatty Acid Metabolism in Aurantiochytrium limacinum
- Author
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Gregory Si Larbi, Eric Maréchal, Morgane Michaud, Juliette Jouhet, Martin Schuler, Younès Dellero, Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Denis Falconet, Etienne Deragon, Fabrice Rébeillé, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Sequentia Biotech SL, Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Trans’Alg Bpifrance PSPC partnership, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
- Subjects
0106 biological sciences ,thraustochytrids ,QH301-705.5 ,Adenylate kinase ,01 natural sciences ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,lipid metabolism ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Biology (General) ,Gene ,triacylglycerol (TAG) ,030304 developmental biology ,chemistry.chemical_classification ,0303 health sciences ,Fatty acid metabolism ,Catabolism ,Chemistry ,General Medicine ,Peroxisome ,peroxisomal adenylate transporter ,Yeast ,Complementation ,Biochemistry ,[SDE]Environmental Sciences ,β-oxidation ,ω3-docosahexaenoic acid (DHA) ,010606 plant biology & botany ,Polyunsaturated fatty acid - Abstract
International audience; Thraustochytrids are marine protists that naturally accumulate triacylglycerol with long chains of polyunsaturated fatty acids, such as ω3-docosahexaenoic acid (DHA). They represent a sustainable response to the increasing demand for these "essential" fatty acids (FAs). Following an attempt to transform a strain of Aurantiochytrium limacinum, we serendipitously isolated a clone that did not incorporate any recombinant DNA but contained two to three times more DHA than the original strain. Metabolic analyses indicated a deficit in FA catabolism. However, whole transcriptome analysis did not show down-regulation of genes involved in FA catabolism. Genome sequencing revealed extensive DNA deletion in one allele encoding a putative peroxisomal adenylate transporter. Phylogenetic analyses and yeast complementation experiments confirmed the gene as a peroxisomal adenylate nucleotide transporter (AlANT1), homologous to yeast ScANT1 and plant peroxisomal adenylate nucleotide carrier AtPNC genes. In yeast and plants, a deletion of the peroxisomal adenylate transporter inhibits FA breakdown and induces FA accumulation, a phenotype similar to that described here. In response to this metabolic event, several compensatory mechanisms were observed. In particular, genes involved in FA biosynthesis were upregulated, also contributing to the high FA accumulation. These results support AlANT1 as a promising target for enhancing DHA production in Thraustochytrids.
- Published
- 2021
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