Lipid Network Flux Cartography for Quantitative Control of Oil Accumulation and Composition

用于定量控制油聚集和成分的脂质网络通量制图

基本信息

  • 批准号:
    1930559
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Plant oils are a vital part of human life and are utilized as food, chemicals, and fuels. It is predicted that world output of plant oils must double by 2040 to meet the needs of the growing human population, and even larger increases are needed if plant oils will be used to increasingly replace petroleum as fuels and chemicals. To meet this rising demand we need a better understanding of the metabolic reactions that control plant oil biosynthesis and oil composition. The goal of this project is to quantitatively describe the control exerted by key oil and membrane lipid biosynthetic proteins over the flux of vital intermediates into either oils or membrane lipids in the model plant, Arabidopsis. To prepare the next generation workforce the PIs will incorporate their research into training of undergraduate and graduate students and a post-doctoral fellow. Since plant oils are valuable renewable resources used for food, fuels, and chemicals this research will further our ability to guide plant lipid metabolic networks for the production of designer oils.Little is known about what controls the flux of de novo diacylglycerol into alternative branches of the lipid biosynthetic network in different plant species. The PIs hypothesize that a crucial control point is the partitioning of de novo synthesized diacylglycerol between phosphatidylcholine and triacylglycerol synthesis. The aims of the research are: 1) deciphering the roles of the non-redundant diglyceride acetyltransferase 1 and diglyceride acetyltransferase 2 triacylglycerol synthesizing enzymes in partitioning of de novo diacylglycerol between direct oil production and membrane lipid synthesis; 2) characterize the role of phosphatidylcholine synthesis enzymes in partitioning of de novo diacylglycerol into different branches of the lipid biosynthetic network; 3) develop quantitative kinetic models for the control of glycerolipid fluxes in Arabidopsis; and 4) explore protein:protein interactions to characterize the molecular components that make up the lipid metabolic complexes that control diacylglycerol fluxes. The above approaches will be combined with computer modeling to produce a quantitative description of the control of metabolite fluxes through the plant lipid metabolic network that can then guide the production of designer plant oils.
植物油是人类生命的重要组成部分,被用作食品,化学物质和燃料。据预测,植物油的世界产量必须到2040年必须翻倍才能满足不断增长的人口的需求,如果植物油被用来越来越多地代替石油作为燃料和化学物质,则需要更大的增加。为了满足这种不断增长的需求,我们需要更好地了解控制植物石油生物合成和油组成的代谢反应。该项目的目的是定量描述关键油和膜脂质生物合成蛋白在重要植物拟南芥中的油或膜脂质中施加的控制。 为了准备下一代劳动力,PI将将他们的研究纳入本科生和研究生的培训以及博士后研究员。由于植物油是用于食品,燃料和化学物质的有价值的可再生资源,因此该研究将进一步指导植物脂质代谢网络以生产设计师油的生产。 PI假设一个关键的控制点是从头合成的二酰基甘油在磷脂酰胆碱和三酰基甘油合成之间的分配。这项研究的目的是:1)解密非冗余的甘油三酸酯乙酰基转移酶1和甘油三酸酯乙酰基转移酶2三酰基甘油合成酶在分配新的二酰基甘油在直接油生产和膜脂质脂质合成之间的分配中的作用; 2)表征磷脂酰胆碱合成酶在将新生二酰基甘油分配为脂质生物合成网络的不同分支中的作用; 3)开发定量的动力学模型,以控制拟南芥中的甘油脂质通量; 4)探索蛋白质:蛋白质相互作用以表征构成控制二酰基甘油通量的脂质代谢复合物的分子成分。上述方法将与计算机建模相结合,以产生通过植物脂质代谢网络控制代谢物通量的定量描述,然后可以指导设计师植物油的生产。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metabolically Distinct Pools of Phosphatidylcholine Are Involved in Trafficking of Fatty Acids out of and into the Chloroplast for Membrane Production
  • DOI:
    10.1105/tpc.19.00121
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Karki, Nischal;Johnson, Brandon S.;Bates, Philip D.
  • 通讯作者:
    Bates, Philip D.
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  • DOI:
    10.1104/pp.19.00667
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhou, Xue-Rong;Bhandari, Sajina;Bates, Philip D.
  • 通讯作者:
    Bates, Philip D.
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