植物中γ-亚麻酸合成关键酶——△6-脂肪酸脱氢酶

γ-亚麻酸作为人体必需的不饱和脂肪酸,对人体的激素调节及脂肪酸代谢发挥着重要的生理作用.△6-脂肪酸脱氢酶是多不饱和脂肪酸合成途径中的限速酶.本文介绍了不饱和脂肪酸γ-亚麻酸代谢途径中的关键酶△6-脂肪酸脱氢酶的结构功能与目前△6-脂肪酸脱氢酶的基因工程研究进展,并对其应用进行了展望,以期为利用基因工程手段生产γ-亚麻酸提供参考.     

Δ~6-脂肪酸脱氢酶的分子生物学研究进展

包括γ_亚麻酸在内的多不饱和脂肪酸由于在人类健康中的重要作用而成为有价值的产品 ,目前市场上对γ_亚麻酸的需求持续增长 ,然而当前来源难以满足市场的需求 ,寻找合适的替代来源将有助于解决这一问题。Δ6 _脂肪酸脱氢酶是多不饱和脂肪酸合成途径中的限速酶 ,这里从Δ6 _脂肪酸脱氢酶的基因克隆、结构和功能的研究、系统进化和基因工程应用等方面探讨了Δ6 _脂肪酸脱氢酶的研究进展。     

真菌发酵生产γ-亚麻酸的研究进展

综述了国内外微生物发酵生产γ-亚麻酸（GLA）的研究进展,对菌株诱变选育研究和基因工程菌株的构建情况进行了阐述,并展望了其发展前景。     

丝状真菌发酵生产γ-亚麻酸的研究进展

介绍了国内外利用丝状真菌发酵生产γ-亚麻酸的高产菌株;并从发酵法生产γ-亚麻酸、前体物转化技术和下游工艺等方面对丝状真菌生产γ-亚麻酸的研究进展及发展趋势进行了综述.     

表达γ-亚麻酸的无筛选标记转基因大豆的鉴定

对所获得的9株无筛选标记基因的T1代莆豆8008转基因大豆的T2代进行了分析。PCR和Southern杂交检测表明标记基因已不存在于转基因株系中,同时目的基因以纯合或者杂合状态存在于部分株系中,除草剂抗性分析也表明这些转基因株系已不再具有抗除草剂的能力。Northern杂交检测表明Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因株系中可以转录。GC分析表明其中6个转基因植株富含GLA。     

卷枝毛霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的高效表达

为获得产高γ 亚麻酸的酿酒酵母工程菌株,应用RT PCR技术,从卷枝毛霉中扩增出△6 脂肪酸脱氢酶 基因,亚克隆到大肠杆菌和酿酒酵母的穿梭表达载体pYES2.0,在大肠杆菌中筛选到含有目的基因的重组质粒 pYES412,用醋酸锂方法转化到酿酒酵母缺陷型菌株INVScI中,在SC ura合成培养基中筛选到转化酵母,在合适 的培养基及培养条件下,加入外源底物亚油酸,经半乳糖诱导后,收集菌体,通过气相色谱对转化酵母进行脂肪酸 色谱分析,结果表明:γ 亚麻酸占总脂肪的50.07%。迄今为止,这是国内外△6 脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母表 达量最高的报道。     

影响米根霉产γ-亚麻酸的几种因素

利用气相色谱仪对根霉属的部分菌株进行脂肪酸成分分析,发现中华根霉(Rhizopus chinensis)、米根霉(Rhizopus oryzae)和匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)均能产生γ-亚麻酸,其中米根霉R316菌丝体中γ-亚麻酸的含量较高达11.47%,对R316的液体发酵产脂条件进行研究,发现液体摇瓶培养菌丝体的油脂含量可达53.24%,γ-亚麻酸的含量提高到20.12%。R316菌丝体生长的最适碳源为葡萄糖、最适氮源为蛋白胨、最适培养温度20℃。但γ-亚麻酸积累的最适碳源为甘油、最适氮源是尿素、最适温度15℃。同时发现逆境是高产多不饱和脂肪酸的关键。     

拉曼被孢霉F5发酵生产γ-亚麻酸的研究

对拉曼被孢霉突变株F5发酵生产γ-亚麻酸的最适碳源、氮源、发酵时间及温度、无机盐离子添加、最适碳源浓度及补加碳源时间等发酵条件进行了研究探讨.最适发酵培养基组成为(g/L):葡萄糖100,酵母浸出粉4,蛋白胨1,K2HPO4 1,CaCl2 1×10-2,MgSO45×10-2,FeSO4 1×10-2,ZnSO4 7.5×10-3,CuSO4 0.5 × 10-5,MnSO4 2×10-3,pH 6.0.培养温度为25℃,140r/min振荡培养10天,培养8天后(即收获前2天)补加5%葡萄糖.发酵结果为:DC24.59g/L,TL 10.84g/L,TL/DC44.09%,GLA/TL10.67%,GLA产量为1156.63 mg/L. GLA产量较初始结果提高156.15%.该菌株已达到工业化生产菌株要求.     

诱导法发酵少根根霉γ-亚麻酸的研究

采用添加GLA前体物的方法,通过正交试验、利用液体发酵技术对少根根霉(Rhizopus arrhizu)进行诱导,研究其产生γ-亚麻酸的最佳发酵条件,检测γ-亚麻酸的含量及收率。结果表明:辅酶A以前体物的形式,诱导少根根霉发酵向有利于γ-亚麻酸产生的方向进行,从而提高了γ-亚麻酸的含量;而ATP则以能量供给体的形式,极大地促进了生物量的增加。最终确定了发酵法生产γ-亚麻酸的最佳条件。     

△6-脂肪酸脱氢酶的分子生物学研究进展

包括γ-亚麻酸在内的多不饱和脂肪酸由于在人类健康中的重要作用而成为有价值的产品,目前市场上对γ-亚麻酸的需求持续增长,然而当前来源难以满足市场的需求,寻找合适的替代来源将有助于解决这一问题。△^6-脂肪酸脱氢酶是多不饱和脂肪酸合成途径中的限速酶,这里从△^6-脂肪酸脱氢酶的基因克隆、结构和功能的研究、系统进化和基因工程应用等方面探讨了△^6-脂肪酸脱氢酶的研究进展。     

雅致枝霉TE7-15发酵生产γ-亚麻酸的实验研究

研究了温度、时间、碳源和氮源对雅致枝霉诱变株TE7- 15的菌体生长、油脂积累及GLA合成的影响 ,确定了TE7- 15菌株适宜的摇瓶发酵培养条件 ,使其菌体生物量达到 19 0 4g/L ,GLA产量达到10 79 95mg/L ,可以满足工业化生产的要求     

雅致枝霉TE7-15发酵生产γ-亚麻酸的实验研究

研究了温度、时间、碳源和氮源对雅致枝霉诱变株TE7-15的菌体生长、油脂积累及GLA合成的影响,确定了TE7-15菌株适宜的摇瓶发酵培养条件,使其菌体生物量达到19.04g/L,GLA产量达到1079.95 mg/L,可以满足工业化生产的要求.     

γ-亚麻酸高产菌株的选育及发酵产物的分离提取

以深黄被孢霉AS3.3410为出发菌株发醇产生γ-亚麻酸,其菌体得率为10%,油脂含量为27%,γ-亚麻酸含量为3.3%。经过紫外线诱变处理。得到变异株M_6,其菌体得率为25%,油脂含量为32.8%,γ-亚麻酸含量为8.84%。传代实验表明,M_6具有良好的遗传稳定性。经摇瓶发酵条件试验,选出了最佳培养基配方,以10升罐进行发酵,结果为:菌体得率29.3%,油脂含量44.7%,γ-亚麻酸含量9.44%。菌体油脂提取方法的研究表明,以乙醇和正己烷对湿菌体进行分步抽提效果较好。     

雅致枝霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

根据真菌Δ6-脂肪酸脱氢酶基因保守的组氨酸Ⅱ区和Ⅲ区附近保守序列设计兼并引物进行RT-PCR,得到雅致枝霉(Thamnidium elegans)As3.2806Δ6-脂肪酸脱氢酶基因459bp部分cDNA序列,然后通过快速扩增cDNA末端技术(RACE)向两端延伸得到1504bp的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因全长cDNA序列。序列分析表明有一个1377bp、编码459个氨基酸的开放阅读框TED6。推测的氨基酸序列与已知其他真菌的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的氨基酸序列比对,具有3个组氨酸保守区、2个疏水区及N末端细胞色素b5融合区。将此编码区序列亚克隆到酿酒酵母缺陷型菌株INVSc1的表达载体pYES2.0中,构建表达载体pYTED6,并在酿酒酵母INVSc1中异源表达。通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC-MS)分析表明,该序列在酿酒酵母中获得表达,产生γ-亚麻酸(GLA)的含量占酵母总脂肪酸的7.5%。证明此序列编码的蛋白能将外加的亚油酸转化为γ-亚麻酸,是一个新的有功能的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(GenBank,AY941161)。     

拉曼被孢霉F_5发酵生产γ—亚麻酸的研究

对拉曼被孢霉突变株F5发酵生产γ—亚麻酸的最适碳源、氮源、发酵时间及温度、无机盐离子添加、最适碳源浓度及补加碳源时间等发酵条件进行了研究探讨。最适发酵培养基组成为 (g/L) :葡萄糖 1 0 0 ,酵母浸出粉 4 ,蛋白胨 1 ,K2 HPO4 1 ,CaCl2 1× 1 0 - 2 ,MgSO4 5× 1 0 - 2 ,FeSO4 1× 1 0 - 2 ,ZnSO4 7.5× 1 0 - 3,CuSO4 0 .5× 1 0 - 3,MnSO4 2× 1 0 - 3,pH 6.0。培养温度为 2 5℃ ,1 4 0r/min振荡培养 1 0天 ,培养 8天后 (即收获前 2天 )补加 5 %葡萄糖。发酵结果为 :DC 2 4 .5 9g/L ,TL 1 0 .84g/L ,TL/DC 4 4.0 9% ,GLA/TL 1 0 .67% ,GLA产量为 1 1 5 6.63mg/L。GLA产量较初始结果提高 1 5 6.1 5 %。该菌株已达到工业化生产菌株要求     

深黄被孢霉发酵生产γ-亚麻酸的研究

以深黄被孢霉AS 3.3410(Mortierella isabellina AS 3.3410)的变异株M_6为出发菌株,γ—亚麻酸含量210mg/L,经紫外线和微波处理得到变异株M_(6-22),摇瓶发酵γ-亚麻酸含量1181mg/L,200升发酵罐发酵γ-亚麻酸含量达到1350mg/L。对200升罐发酵的后提取工艺进行了研究,以乙醇和正己烷分步抽提效果最好。脲素包合法的实验结果表明,在70～75℃、3h的条件下可以使γ-亚麻酸由7.2％浓缩到72％。     

少根根霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆和表达

根据真菌Δ6 脂肪酸脱氢酶保守的氨基酸序列设计简并引物进行RT PCR ,获得一个 5 93bp的cDNA片段 ,再根据获得的部分序列设计基因特异性引物 ,通过cDNA末端扩增技术 (RACE)获得该cDNA的 3′和 5′序列 ,从而得到全长为 14 82bp的cDNA序列。序列分析结果表明 ,该序列具有一个长度为 1377bp、编码 4 5 8个氨基酸的开放阅读框 ,所编码蛋白质的大小为 5 2kD。与报道的Δ6 脂肪酸脱氢酶一样 ,推测的氨基酸序列具有膜整合脂肪酸脱氢酶特异性的 3个组氨酸保守区和疏水结构 ,在其氨基酸序列的N 末端具有类似于细胞色素b5的血红素结合区。该序列为一个新的编码Δ6 脂肪酸脱氢酶的基因 ,为了验证其功能 ,把开放阅读框序列RAD6亚克隆到表达载体 pYES2 0 ,构建重组表达载体pYRAD6 ,并转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达。通过气相色谱(GC)和气相色谱 /质谱 (GC MS)分析表明 ,该序列在酿酒酵母中获得表达。所编码的酶具有Δ6 脂肪酸脱氢酶活性 ,能将外源性的底物亚油酸转化为γ 亚麻酸 ,γ 亚麻酸的含量占酵母总脂肪酸的 3 85 %。     

深黄被孢霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在转基因烟草中的表达

γ 亚麻酸 (GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸 ,在大多数油料作物种子中不含有GLA ,而只含有其前体物亚油酸 ,只有少数油料植物种子中含有GLA ,如夜来香 (Oenotheraspp) ,琉璃苣(Boragoofficinalis)等。Δ6 脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ 亚麻酸 ,为了能够在传统的油料作物种子中产生GLA ,我们将从深黄被孢霉中克隆的Δ6 脂肪酸脱氢酶基因 ,与植物表达载体pGA6 43连接 ,构建了重组质粒pGAMICL6 ,将其通过农杆菌介导法 ,导入模式植物烟草中。经PCR和Southern杂交分析表明该基因已导入并整合到烟草的基因组中 ,Northern杂交结果表明该基因在转基因烟草的mRNA水平上获得表达。对转基因植株进行脂肪酸分析 ,结果显示 ,GLA和十八碳四烯酸 (OTA)分别占总脂肪酸含量的 19 7%和 3 5 %。     

高山被孢霉ATCC16266Δ~6-脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中的表达

Δ6 脂肪酸脱氢酶是形成γ 亚麻酸的关键酶。从含有高山被孢霉Δ6 脂肪酸脱氢酶基因的重组质粒pT MACL6中 ,酶切出 1 4kb的目的片段 ,亚克隆到大肠杆菌和酿酒酵母的穿梭表达载体 pYES2 .0 ,在大肠杆菌中筛选到含有目的基因的重组质粒 pYMAD6 ,用醋酸锂方法转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INCSc1中 ,在SC Ura合成培养基中 ,选择得到酿酒酵母工程株YMAD6。在合适的培养基及培养条件下 ,加入外源底物亚油酸 ,经半乳糖诱导后 ,收集菌体。通过GC MS对酵母工程株进行脂肪酸色谱分析 ,结果表明 ,产生了 31 6 %的γ 亚麻酸。这是迄今为止 ,国内外Δ6 脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中表达量最高的报道。     

转基因高γ-亚麻酸大豆油抗肿瘤作用的研究

γ-亚麻酸(GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸,在大多数油料作物种子中不含有GLA,而含有其前体物亚油酸。△⁶-脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ-亚麻酸,为了能够在传统的油料作物大豆中产生GLA,将从深黄被孢霉中克隆的△⁶-脂肪酸脱氢酶基因,与植物表达载体pBIl21连接,构建了重组质粒pBIM16,采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统,成功地将该基因导入到栽培大豆吉林47品种中,获得一批转基因植株。经PCR检测和Southern杂交分析,证明外源基因已导入并整合到大豆的基因组中。通过气相色谱(GC)对大豆种子进行脂肪酸成分分析,结果表明,产生了GLA,其含量最高可达36．585％。将高GLA的转基因大豆油口服给药,结果表明,其对小鼠S180肉瘤、肝癌H22和Ehrlich癌实体型的抑瘤率分别为32．63％、31．91％和34．34％。其肿瘤抑制率均>30％,与对照组比较有显著差异(p<0．01),表现初步的抗肿瘤作用。