静原鸡ELOVL2基因多态性及其生物信息学分析

极长链脂肪酸延长酶(elongation of very-long-chain fatty acids, ELOVLs)是脂肪酸合成过程中的关键限速酶,在脂类的生物合成及脂肪酸代谢等调控方面作用显著。为研究宁夏地方优良品种静原鸡ELOVL2基因多态性及其编码蛋白质的结构与功能,以原鸡ELOVL2基因序列作为参考序列,针对ELOVL2基因的8个外显子序列设计特异引物并扩增,经DNA混合池测序筛选出存在突变位点的外显子序列,运用PCR-SSCP技术检测其多态性,经序列拼接后对ELOVL2 CDS区序列进行功能生物信息学分析。研究结果表明,静原鸡ELOVL2基因仅exon7和exon8发生单碱基突变(exon7为c.708 G>A, exon8为c.888 T>C),均未引起氨基酸的改变,属同义突变。在exon7和exon8扩增片段中分别检测出3种(AA, AG和GG)、2种(CC和TC)基因型。遗传特性分析显示,E2e7呈中度多态(0.250.05)。生物信息学分析表明,ELOVL2 CDS序列全长为894 bp,共编码297个氨基酸。其原子组成为C1638H2444N394O406S15,分子量为34.63 kD,等电点(pI)为9.40;存在7个跨膜结构,21个磷酸化位点,无信号肽序列,为稳定的水溶性蛋白;ELOVL2基因在进化中高度保守。该研究结果将为进一步研究ELOVL2基因在静原鸡肉质方面的作用及功能提供参考。     

苏太猪ELOVL7基因的生物信息学分析

不同于人、鼠等物种ELOVL7基因的高相似度,不同品种的猪ELOVL7基因相似度较低。为了探究该基因的特性,本研究运用生物信息学的方法对苏太猪ELOVL7基因及其氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构、功能预测以及磷酸化位点等进行预测分析。结果表明：在苏太猪中,ELOVL7全长2 324 bp,编码区为846 bp,共编码281个氨基酸。其结构稳定,分子量为33 387.4 Da,带正电荷,偏碱性。该基因所编码的蛋白质最可能位于细胞膜上,主要的功能是运输和结合,为跨膜、非分泌型疏水蛋白质,含有1个GNS1/SUR4家族的保守结构域,并有15个丝氨酸激酶、15个苏氨酸激酶和20个酪氨酸激酶潜在磷酸化位点。α螺旋是ELOVL7二级结构和三级结构中最主要的结构元件。另外ELOVL7与大部分物种的氨基酸序列相似性达90%以上,且亲缘关系较近。分析ELOVL7基因及其氨基酸序列的特征,能够为进一步挖掘该基因内的突变对长链脂肪酸表型的影响以及合成、代谢机理提供分子依据。     

肌肉脂肪酸转运膜蛋白及其相互关系

肌肉（骨骼肌）组织对脂肪酸的利用水平是影响机体能量稳态的关键因素.肌肉摄取的长链脂肪酸(long chain fatty acids,LCFAs)主要依赖细胞膜载体蛋白协助的跨膜转运过程.近年来,一系列与脂肪酸转运相关的膜蛋白被相继克隆鉴定,其中在肌肉中大量表达的有脂肪酸转运蛋白-1（fatty acid transport protein-1,FATP-1）、膜脂肪酸结合蛋白（plasma membrane fatty acid binding protein,FABPpm）、脂肪酸转位酶（fatty acid translocase,FAT/CD36）和小窝蛋白-1（caveolin-1）.研究上述肌肉脂肪酸转运膜蛋白的结构功能、调控机制及相互关系,可能为肥胖等脂类代谢紊乱疾病的诊治提供新的手段.     

基于Cre/loxP系统的睾丸组织特异性敲除Elovl4基因小鼠模型的构建及敲除效率检测

极长链多不饱和脂肪酸(very long chain polyunsaturated fatty acids,VLC-PUFAs)是哺乳动物视网膜、睾丸等极少数组织中特有的脂肪酸,其生物合成的关键酶为极长链脂肪酸延长酶4(very long chain fatty acid elongase 4,Elovl4)。建立组织特异性敲除Elovl4基因的动物模型有利于深入研究VLC-PUFAs的生物学功能,因此,本研究基于Cre/loxP系统,先分别构建了Stra8-Cre小鼠和Elovl4 floxed小鼠,通过杂交获得(Elovl4[flox/+],Stra8-Cre)杂合子基因敲除小鼠,再选择雌鼠与Elovl4 floxed纯合子雄鼠即Elovl4 [flox/flox]雄鼠杂交,通过基因型鉴定筛选获得(Elovl4[flox/flox], Stra8-Cre)纯合子小鼠。利用RT-PCR、qRT-PCR、Western blotting、免疫组化和免疫荧光检测Elovl4在睾丸组织中的敲除效率,结果表明,无论是杂合子还是纯合子基因敲除小鼠,其睾丸组织中Elovl4的表达在mRNA及蛋白水平显著下调,但其他组织未受影响。本研究成功构建了睾丸组织特异性敲除Elovl4基因小鼠,为后续研究VLC-PUFAs对雄性小鼠生殖功能的影响及相关分子机制提供可靠的动物模型。     

植物超长链脂肪酸及角质层蜡质生物合成相关酶基因研究现状

超长链脂肪酸(very long chain fatty acids, VLCFAs)在生物体中具有广泛的生理功能, 它们参与种子甘油酯、生物膜膜脂及鞘脂的合成, 并为角质层蜡质的生物合成提供前体物质。角质层是覆盖在植物地上部分最表层的保护层, 由角质和蜡质组成, 其中蜡质又分为角质层表皮蜡和内部蜡, 在植物生长发育、适应外界环境方面起重要作用。VLCFAs的合成由脂肪酰-CoA延长酶催化, 该酶是由b-酮脂酰-CoA合酶、b-酮脂酰-CoA还原酶、b-羟脂酰-CoA脱水酶和反式烯脂酰-CoA还原酶组成的多酶体系。合成后的VLCFAs通过脱羰基与酰基还原作用进入角质层蜡质合成途径, 形成各种蜡质组分。文章就VLCFAs及角质层蜡质合成代谢途径中相关酶基因研究进展方面做了综述, 并对植物蜡质基因研究中存在的问题提出一些看法。     

水生动物脂肪酸去饱和酶基因相关进展

长链多不饱和脂肪酸(long chain polyunsaturated fatty acids, LCPUFAs)对人体的生理功能有重要作用,但是人体合成LCPUFAs能力非常有限,水生动物因其口味鲜美以及富含LCPUFAs成为人类LCPUFAs的主要来源。水生动物体内多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFAs)在脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase, Fad)和延长酶(Elongase)的催化下经过一系列脱氢和延长,可进一步转化成LCPUFAs。Fad是合成PUFAs途径中的关键酶,它控制着PUFAs的不饱和程度。本研究在解释了PUFAs的相关理论的基础上,又进一步阐明了多数生物体内的LCPUFAs是如何以PUFAs为底物经过一系列脱氢和延长作用逐步合成的。研究发现了在LCPUFAs的生物合成过程中,Fad起到了非常重要的作用。因此本研究解释了Fad的相关理论基础,综述了Δ6、Δ5、Δ4、Δ8和Δ9这5种Fad的研究进展,同时了解了Fad的转录因子和启动子的相互作用及营养对其表达调控已经是最新研究趋势,硬骨鱼中Δ6/5Fad启动子的首次发现更是为我们研究LC-PUFA的合成机制的初步阶段提供了参考。     

水生动物脂肪酸延长酶基因研究进展

多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)对人类具有重要的生理作用,但由于人类缺乏从头合成这些脂肪酸的能力,而必须从食物中获得,鱼类等水生动物中二十碳五烯酸(20:5n-3,EPA)和二十二碳六烯酸(22:6n-3,DHA)等多不饱和脂肪酸含量丰富,从而使得鱼类等水生动物成为人们获得PUFAs的主要途径。鱼类等水生动物体内PUFAs的合成是在一系列去饱和酶和延长酶的作用下实现的,其中长链脂肪酸延长酶是合成PUFAs必不可少的一类关键酶。本研究总结了水生动物长链多不饱和脂肪酸合成的过程,综述了水生动物中脂肪酸延长酶基因的研究进展和未来的发展方向。     

取代短链脂肪酸对秀丽隐杆线虫的抗氧化作用

短链脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)是碳原子数为1～6的有机脂肪酸,不但可以作为生物体内能源物质,而且还具有抗炎、影响肠道菌群代谢和预防早发1型糖尿病等重要作用。然而,目前多数是对传统短链脂肪酸的生物学作用进行研究,对取代短链脂肪酸(short branched-chain fatty acids, SBCFAs)的相关研究甚少。本研究以秀丽隐杆线虫为模式动物,系统探究SBCFAs的抗氧化生物活性作用。采用胡桃醌氧化应激模型,在体内评价SBCFAs对秀丽隐杆线虫生存能力的影响,并通过体外抗氧化及H_2DCFDA荧光染色实验,进一步评价SBCFAs清除活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)的能力。本研究证实,在氧化应激研究中,传统脂肪酸不能延长秀丽隐杆线虫的存活时间,而2′-甲基取代短链脂肪酸(n=4-6)具有显著的抗氧化作用。体外抗氧化实验表明,2′-甲基取代短链脂肪酸(n=4-6)不具有体外直接清除ROS的能力,但是H_2DCFDA荧光染色实验显示2′-甲基丁酸能够显著降低线虫体内的ROS水平,表明2′-甲基丁酸通过降低体内ROS水平,从而增强秀丽隐杆线虫的抗氧化应激能力。本研究提示,传统短链脂肪酸不具有抗氧化作用;2′-甲基取代短链脂肪酸(n=4-6)能显著增强秀丽隐杆线虫的抗氧化能力;甲基取代位置和取代烷基长度对短支链脂肪酸的抗氧化作用至关重要,其作用机制需进一步研究。     

脂肪酸延长酶缺陷对酵母细胞脂质代谢及油酸胁迫响应的影响

生物医学证据表明,过量的油脂特别是脂肪酸(fatty acids,FA)在非脂肪组织累积会引起脂代谢障碍,引起细胞功能紊乱或坏死。脂肪酸延长酶家族参与脂肪酸代谢,具有真核生物的高度保守性,且与膜脂的代谢密切相关。但脂肪酸延长酶与细胞脂毒效应的关系并不清楚。该文利用模式生物酿酒酵母在脂类代谢研究中性状易于表征、遗传操作便利的优势,通过对比脂肪酸延长酶缺陷型elo1Δ、elo2Δ和elo3Δ与野生型酵母(wild-type,WT)对不同脂肪酸胁迫的响应,发现极长链脂肪酸延长酶基因ELO2和ELO3缺陷后对油酸(oleic acid,OLA)高度敏感;细胞脂滴及中性脂质的代谢对维持细胞脂类平衡起关键作用。研究结果显示,长链脂肪酸的合成缺陷或油酸处理均促进细胞脂滴的形成,同时显著提高细胞中性油脂(TAG)和甾醇酯(SE)合成;采用气相色谱–质谱联用技术分析脂肪酸组成,结果显示,ELO3缺陷,C_(26)脂肪酸基本检测不到,而C_(20)与C_(22)脂肪酸会累积;ELO2缺失后,C_(26)脂肪酸的含量也明显降低。而油酸的处理会增加BY4741胞内总的极长链脂肪酸的比例;elo2Δ和elo3Δ的不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例增大;相反,过表达脂肪酸延长酶基因,与野生型菌株相比能显著降低细胞油酸的含量。模式生物脂肪酸延长酶对细胞脂质代谢及油酸胁迫响应的研究,为医学脂代谢障碍及细胞脂毒效应研究提供了基础数据。     

花生四烯酸代谢与健康和疾病——序言

正脂肪酸(fatty acid)作为重要的营养素对维持生命健康发挥不可或缺的作用。根据含碳原子的多少,脂肪酸可以分为短链(含2～4碳原子)、中链(含6～12碳原子)、长链(含14个及以上碳原子)脂肪酸;根据饱和度,脂肪酸又可分为饱和、单不饱和、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFA);根据首个不饱和键距离碳链甲基端的位置,PUFA还可以进一步分为ω-3 PUFA (从脂肪酸的甲基端即ω端开始,第一个不饱和双键出现在第3和第4个碳原子之间)和ω-6 PUFA。