基于改进的基因组注释，对海洋粘孢藻Tisochrysis lutea中的碳酸酐酶进行全面的鉴定和亚细胞定位预测

《Archives of Microbiology》：Comprehensive identification and subcellular localization prediction of carbonic anhydrases in the marine haptophyte Tisochrysis lutea based on a refined genome annotation

海洋硅藻Tisochrysis lutea的CO2浓缩机制（CCM）分子基础研究，通过重新注释参考基因组提升蛋白组完整性至89.9%，解析16种碳酸酐酶（CA）基因的分类及亚细胞定位特征，发现TlδCA1和TlιCA3关键基因及其独特的结构特征，为代谢工程优化碳固定效率提供理论支撑。

　　

摘要

海洋鞭毛藻Tisochrysis lutea是一种具有商业价值的微藻，以其生产高价值脂质和类胡萝卜素而闻名。尽管碳 dioxide 浓集机制（CCM）对海洋环境中的高效光合作用至关重要，但其在鞭毛藻中的分子基础仍知之甚少，尽管这些藻类在生态和工业上具有重要意义。在本研究中，我首先评估了T. lutea最新基因模型的蛋白质组完整性，随后重新注释了参考基因组以完善这些模型。接着，我确定了所有的碳酸酐酶（CAs）基因。重新注释后的模型将蛋白质组水平的 BUSCO 完整性从 76.7% 提高到了 89.9%，并解决了之前片段化的序列问题，最终得到了 17,205 个蛋白质编码基因，其片段化程度显著降低。在这个精炼的蛋白质组中，我识别出了 16 个属于六种不同类型的碳酸酐酶基因：1 个 α-型、5 个 β-型、3 个 γ-型、2 个 δ-型、1 个 θ-型和 4 个 ι-型碳酸酐酶。通过使用集成的生物信息学工具（SignalP、TargetP、ASAFind2、HECTAR 和 DeepLoc-2）预测了这些酶的亚细胞定位，结果表明无机碳的转化过程存在复杂的细胞器分隔。值得注意的是，TlδCA1 和 TlιCA3 的表达水平较高，分别被预测定位在质膜和叶绿体上，这表明它们在T. lutea的碳 dioxide 浓集机制中起着关键作用。此外，结构分析揭示了鞭毛藻碳酸酐酶的一些独特特征，例如 δ-型碳酸酐酶具有特定的跨膜结构域，而 ι-型碳酸酐酶则具有保守的结构域重复序列。这些发现为理解T. lutea的碳 dioxide 浓集机制提供了分子框架，并为未来旨在提高海洋鞭毛藻碳固定效率的代谢工程研究提供了坚实的基因组基础。