硒是人類和動物必需的微量元素，在抗氧化防御和免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用。自然界中，硒以多種形態(tài)存在，如硒化物、元素硒、亞硒酸鹽和硒酸鹽。而非毒性的硒存在于硒納米粒子、硒蛋白和硒酸鹽多糖中。微生物具備將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒或無毒納米硒形式的能力。其中，酵母和乳酸菌已成為研究富硒特性的模式微生物。然而，這兩種微生物在硒的生物轉(zhuǎn)化方面的能力有限。目前，已知的能夠有效還原硒化合物的微生物種類相對較少，同時微生物中無機硒轉(zhuǎn)化和有機硒積累的復(fù)雜機制尚未明確，這增加了富硒蛋白生物創(chuàng)制的難度。近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員吳信帶領(lǐng)的營養(yǎng)資源合成生物學(xué)研究團隊，在富硒蛋白生物創(chuàng)制及機制解析方面取得進展。該團隊借助高通量篩選技術(shù)選育一株野生的米曲霉菌株A. oryzae?A02。A. oryzae?A02具有超強的環(huán)境魯棒性，可在20 g/L Na2SeO3培養(yǎng)條件下正常生長。在200 L中試發(fā)酵規(guī)模下，研究建立了米曲霉A. oryzae?A02富硒發(fā)酵工藝，實現(xiàn)了硒有機轉(zhuǎn)化和菌體蛋白積累相輔相成，使得A. oryzae?A02菌體蛋白中總硒含量達到8462 ppm，超過了商業(yè)化富硒酵母2~3倍。其中，米曲霉菌體蛋白中積累的總硒主要以硒蛋白和硒納米粒子兩種形式存在。進一步，該團隊對具有超強富硒能力的米曲霉菌株A. oryzae?A02進行了全基因組掃描和比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，挖掘了米曲霉菌株A. oryzae?A02無機硒轉(zhuǎn)化、有機硒積累的核心元件和關(guān)鍵通路，發(fā)現(xiàn)了無機硒氧化的同化還原途徑和異化還原途徑既相對獨立又相互交聯(lián)，闡明了米曲霉菌株A. oryzae?A02硒生物轉(zhuǎn)化與有機硒積累動態(tài)調(diào)節(jié)的潛在機制。此外，研究完成了富硒A. oryzae?A02菌體蛋白的營養(yǎng)功能評價，發(fā)現(xiàn)了其可以上調(diào)小鼠肝細(xì)胞中的過氧體活性，同時下調(diào)雌激素2-羥基酶活性，這表明富硒A. oryzae?A02菌體蛋白在增強細(xì)胞抗氧化生理功能和維持代謝平衡方面具有應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果發(fā)表在《國際生物大分子雜志》（International Journal of Biological Macromolecules）上，并獲得授權(quán)專利2項。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、河南省中國科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化項目的支持。