昆虫脂肪酸合成通路关键基因的研究进展

脂肪酸对昆虫生长、发育、繁殖、信息交流起到重要的作用。主要介绍脂肪酸合成通路中的5个关键基因,乙酰辅酶A羧化酶基因(ACC)、脂肪酸合成酶基因(FAS)、超长链脂肪酸延伸酶基因(ELO)、去饱和酶基因(desat)及脂酰辅酶A还原酶基因(FAR)在昆虫中的研究进展。     

海洋链霉菌酰基辅酶A硫酯酶基因的克隆及分析

酰基辅酶A硫酯酶(ACOT)是催化脂酰辅酶A水解成自由脂肪酸和辅酶A的一类酶,而II型ACOT对底物具有较高的特异性,在脂肪酸合成途径中起着重要的作用,II型ACOT的缺乏或失调会导致机体脂肪酸代谢的紊乱,从而引起一系列疾病。从海洋链霉菌L1基因组DNA中克隆到786碱基的ACOT II基因,生物信息学分析表明其拟编码262个氨基酸,与Acyl-CoA thioesterase II (sequence ID:WP 069742521.1)相似性达到100%。BLAST比对发现,其属于热狗超家族成员,并包含一个II型硫酯酶催化反应的特有结构域。并构建了表达载体pET32a-ACOT II,0.5 mmol/L IPTG诱导目的基因表达,SDS-PAGE显示其分子量约为37.0 kD。通过对链霉菌中II型ACOT基因的研究,可为进一步深入研究II型硫酯酶的分子结构和生物学功能,进而指导药物研发提供参考。     

刺芹侧耳不同发育时期的转录组差异分析

为了探讨刺芹侧耳子实体生长发育时期的基因表达变化,本文利用高通量测序技术对刺芹侧耳不同发育时期（菌丝期、原基期、子实体时期）进行RNA-Seq分析,在转录水平上解析差异表达基因在刺芹侧耳生长发育过程中的作用和功能。KEGG功能富集显示,菌丝期差异表达基因主要富集在碳代谢和氨基酸代谢中,其中三羧酸循环中编码柠檬酸合酶、乌头酸水合酶、异柠檬酸脱氢酶、琥珀酰辅酶A合成酶、琥珀酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶的基因表达量均上调,说明碳代谢和氨基酸代谢是菌丝时期的主要能量来源;原基期上调的差异表达基因主要富集在脂肪酸代谢,其中RT-PCR定量结果显示原基期编码脂肪酸合酶的基因和编码脂酰辅酶A合成酶的基因下调,编码超氧化物酶的基因和编码过氧化氢酶的基因上调,表明脂肪酸代谢和抗氧化酶对刺芹侧耳原基期维持机体的稳定和生物应激方面起着重要作用。子实体时期上调的差异表达基因主要富集在剪接体、类固醇的生物合成以及AMPK信号通路中,说明环境因子对子实体时期有一定的影响。     

《神经科学期刊》：研究者发现智力发育迟滞新机制

酯酰辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）是脂代谢中一个重要的酶,它催化长链脂肪酸和辅酶A反应生成酯酰辅酶A。这个步骤使长链脂肪酸活化而进入脂类合成和能量代谢。因此,     

木质素生物合成中C3H/HCT的研究进展

木质素是由三种不同的木质素单体聚合而成的,其含量和单体组成与植物体的综合利用密切相关。木质素单体的生物合成途径涉及到许多酶的参与,C3H/HCT是发现较晚的两个酶,在从对-香豆酰辅酶A（p-coumaroyl CoA）到咖啡酰辅酶A（caffeoyl CoA）的羟基化过程中起作用,是控制木质素H-单体与G/S-单体相互转化的关键酶。该文主要对C3H/HCT的研究进展及在木质素生物合成中的作用进行了阐述。     

圆红冬孢酵母新颖脂肪酸合酶的重组表达、纯化与活性检测

脂肪酸合酶(Fatty acid synthase,FAS)催化乙酰辅酶A和丙二酸单酰辅酶A反应生成脂肪酸,是油脂合成代谢途径中最重要的酶之一。在高产油脂的圆红冬孢酵母Rhodosporidium toruloides中发现了一种新颖的FAS,它含两个亚基,与其他物种的FAS相比,具有独特的结构域组成,尤其是含两个酰基载体蛋白(ACP)结构域。由于ACP在脂肪酸合成反应中起辅因子作用,推测多个ACP有利于提高FAS的催化活性,为研究该FAS的生物化学和结构特征,构建了表达FAS两个亚基的载体,并转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),含pET22b-FAS1和pET24-FAS2质粒的重组菌株ZWE06可同时高表达两个亚基,经硫酸铵沉淀、蔗糖密度梯度离心和阴离子交换层析纯化,得到的重组FAS比活力达到548 mU/mg。纯化的FAS复合物可用于后续酶动力学和蛋白结构研究,且表达与纯化方法的建立对研究其他ACP的功能具有参考价值。     

乙酰辅酶A羧化酶在治疗肥胖中的潜在作用

肥胖作为一种疾病引起了世界各国越来越多的重视。目前,对乙酰辅酶A羧化酶的研究表明,该酶和肥胖的发生有着重大关系．脂肪的代谢异常是导致肥胖的重要原因之一。乙酰辅酶A羧化酶是脂肪代谢过程中的一种重要的调节酶．它的产物丙二酰辅酶A的含量在一定程度上控制着脂肪酸的代谢。因此对乙酰辅酶A羧化酶的深入研究很可能为肥胖的治疗提供新的医疗手段。该文介绍乙酰辅酶A羧化酶在脂肪代谢中的作用、分类与调控．以及当前国际上对其研究的最新进展。     

中国水仙查尔酮合酶cDNA的克隆及序列分析(简报)

中国水仙系石蒜科水仙属多年生草本植物。其花枝多,花香浓郁,素有“凌波仙子”的美称。但水仙花色单一,影响其观赏价值。花色形成与植物体内的一类次级代谢产物类黄酮有关。查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成途径中的一个关键酶,在植物体内它催化丙二酰基辅酶A的三个乙酸基和对羟苯丙烯酰辅酶A的一个乙酸基的缩合,产生柚配基查尔酮(naringenin)。此中心中     

琥珀酸脱氢酶或琥珀酰辅酶A合成酶缺失促进大肠杆菌积累5-氨基乙酰丙酸

5-氨基乙酰丙酸 (ALA) 是生物体内四吡咯类化合物的合成前体,在农业及医药领域应用广泛,是极具开发价值的高附加值生物基化学品。目前利用外源C4途径的重组大肠杆菌发酵生产ALA的研究主要利用LB培养基并添加葡萄糖和琥珀酸、甘氨酸等合成前体,成本较高。琥珀酸在C4途径中以琥珀酰辅酶A的形式直接参与ALA的合成。文中在以葡萄糖为主要碳源的无机盐培养基中研究了琥珀酰辅酶A下游代谢途径琥珀酸脱氢酶编码基因sdhAB和琥珀酰辅酶A合成酶编码基因sucCD缺失对ALA积累的影响。与仅表达异源ALA合成酶的对照菌株相比,sdhAB和sucCD缺失菌株ALA的产量分别提高了25.59%和12.40%,且ALA的积累不依赖于琥珀酸的添加和LB培养基的使用,从而大幅降低了生产成本,显示出良好的工业应用前景。     

乙酰辅酶A合成酶家族中保守的色氨酸残基的生化功能（英文）

甲烷菌与甲烷八叠球菌是仅有的两种已知利用乙酸盐进行甲烷生成的菌属。稻田以及厌氧的废物分解物是甲烷生物生成的主要来源。甲烷菌在自然界广泛分布,相比甲烷八叠球菌,在低乙酸盐的环境中对乙酸盐仍有高亲和力。在甲烷生成第一步即将乙酸盐转化为乙酰辅酶A的过程中,与甲烷八叠球菌利用乙酸激酶与磷酸转乙酰酶激活途径不同,甲烷菌通过腺嘌呤形成乙酰辅酶A合成酶进行催化。在甲烷菌一属(Methanosaeta concilii)中,共发现5个乙酰辅酶A合成酶的编码基因,其中3种乙酰辅酶A合成酶的生化及酶活特性已被确定。该3种乙酰辅酶A合成酶均以乙酸盐为其最优底物。尽管在短链乙酰辅酶A合成酶家族中,发现酰基底物结合位点高度保守,但乙酰辅酶A合成酶家族的酰基底物范围极为广泛。本研究对甲烷菌中不同种乙酰辅酶A合成酶的酰基底物结合位点的关键氨基酸进行识别与比较,从而对乙酰辅酶A合成酶家族的酶活特性有更全面深入的了解。首先,我们对甲烷菌一属中乙酰辅酶A合成酶4进行生化性质测定。结果表明,该酶无催化一系列酰基底物为酰基辅酶A或其中间产物酰基腺苷酸的活性。通过序列对比发现,嗜热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1中高度保守的416位色氨酸残基在甲烷菌一属的乙酰辅酶A合成酶4中被替换成528位苯丙氨酸残基。将甲烷菌一属的乙酰辅酶A合成酶4中的528位苯丙氨酸残基点突变为色氨酸残基后,进行酶学性质测定,未检测到该突变体具有乙酰辅酶A/乙酰腺苷酸合成活性。我们进一步对嗜热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1中的416位色氨酸残基点突变为苯丙氨酸残基,酶活性质结果显示,突变酶对于乙酸盐以及丙酸盐作为底物时的活性未有明显差异。然而,以丙酸盐为底物时,释放丙酰腺苷酸中间产物。该结果表明,热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1对于底物乙酸盐或丙酸盐的催化作用不甚相同,苯丙氨酸中的苯甲酰环降低该酶保留中间产物丙酰腺苷酸,从而转化为丙酰辅酶A的能力。     

乙酰辅酶A合成酶家族中保守的色氨酸残基的生化功能（英文）北大核心CSCD

甲烷菌与甲烷八叠球菌是仅有的两种已知利用乙酸盐进行甲烷生成的菌属。稻田以及厌氧的废物分解物是甲烷生物生成的主要来源。甲烷菌在自然界广泛分布,相比甲烷八叠球菌,在低乙酸盐的环境中对乙酸盐仍有高亲和力。在甲烷生成第一步即将乙酸盐转化为乙酰辅酶A的过程中,与甲烷八叠球菌利用乙酸激酶与磷酸转乙酰酶激活途径不同,甲烷菌通过腺嘌呤形成乙酰辅酶A合成酶进行催化。在甲烷菌一属(Methanosaeta concilii)中,共发现5个乙酰辅酶A合成酶的编码基因,其中3种乙酰辅酶A合成酶的生化及酶活特性已被确定。该3种乙酰辅酶A合成酶均以乙酸盐为其最优底物。尽管在短链乙酰辅酶A合成酶家族中,发现酰基底物结合位点高度保守,但乙酰辅酶A合成酶家族的酰基底物范围极为广泛。本研究对甲烷菌中不同种乙酰辅酶A合成酶的酰基底物结合位点的关键氨基酸进行识别与比较,从而对乙酰辅酶A合成酶家族的酶活特性有更全面深入的了解。首先,我们对甲烷菌一属中乙酰辅酶A合成酶4进行生化性质测定。结果表明,该酶无催化一系列酰基底物为酰基辅酶A或其中间产物酰基腺苷酸的活性。通过序列对比发现,嗜热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1中高度保守的416位色氨酸残基在甲烷菌一属的乙酰辅酶A合成酶4中被替换成528位苯丙氨酸残基。将甲烷菌一属的乙酰辅酶A合成酶4中的528位苯丙氨酸残基点突变为色氨酸残基后,进行酶学性质测定,未检测到该突变体具有乙酰辅酶A/乙酰腺苷酸合成活性。我们进一步对嗜热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1中的416位色氨酸残基点突变为苯丙氨酸残基,酶活性质结果显示,突变酶对于乙酸盐以及丙酸盐作为底物时的活性未有明显差异。然而,以丙酸盐为底物时,释放丙酰腺苷酸中间产物。该结果表明,热自养甲烷杆菌的乙酰辅酶A合成酶1对于底物乙酸盐或丙酸盐的催化作用不甚相同,苯丙氨酸中的苯甲酰环降低该酶保留中间产物丙酰腺苷酸,从而转化为丙酰辅酶A的能力。     

重组大肠杆菌转化甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸

聚羟基脂肪酸酯作为性质优良的生物塑料,引起了广泛的关注。由于聚羟基脂肪酸合成酶PhaC特异性较强,难以通过生物合成方法获得含乳酸单体聚合物。为了实现乳酸的聚合,PhaC的筛选至关重要。以甘油为底物,通过引入Klebsiella pneumoniae的甘油脱水酶DhaB123及其激活因子GdrAB以及Salmonella typhimurium LT2的丙醛脱氢酶基因PduP,获得3-羟基丙酰辅酶A;通过引入Megasphaera elsdenii DSM 20460的丙酰辅酶A转移酶PCT,获得乳酰辅酶A;并对3种不同聚羟基脂肪酸合成酶的作用进行考察。在Pseudomonas putida的原始酶PhaC1或者PhaC2的作用下,不能实现乳酸的聚合;而在双位点突变(Ser325Thr和Gln481Lys)的PhaC1(STQK)存在条件下,重组菌可以利用甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸。经过对溶氧、有机氮源等发酵条件的优化,聚3-羟基丙酸-co-乳酸的产量可以达到0.22g/L,占细胞干重的3.2%,是含乳酸单体聚合物生物合成研究的一次有益尝试。     

应用单克隆抗体鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白

对线粒体蛋白质组的鉴定和分析有助于理解线粒体的功能和相关疾病的发病机制, 包括能量代谢、凋亡、自由基产生、产热作用、钙离子信号通路等. 本实验旨在鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白. 用线粒体蛋白质作为免疫原, 经过细胞融合、筛选和克隆, 制备了240多个单克隆抗体杂交瘤细胞系. 单克隆抗体识别的线粒体蛋白抗原通过人类肝脏cDNA表达文库筛选方法鉴定, 相应的线粒体蛋白质的亚细胞定位通过免疫组化证实. 发现了肝脏线粒体中6个抗原优势蛋白, 分别被至少两种特异性的单克隆抗体所识别. 这6个蛋白分别是乙酰辅酶A酰基转移酶(线粒体3-酮酯酰辅酶A硫解酶)2、醛脱氢酶1家族A1、氨甲酰磷酸合成酶1、二氢硫辛酰胺S乙酰转移酶(丙酮酸脱氢酶复合物的E2组分)、烯酰辅酶A水合酶1和羟基类固醇(11β)脱氢酶1. 这些单克隆抗体有望应用于人类肝脏蛋白质组计划的相关研究, 如去除优势蛋白、蛋白与蛋白之间相互作用的研究和验证等.     

肥胖及2型糖尿病患者内脏脂肪基因差异表达研究

目的：筛查在正常人、单纯性肥胖患者及肥胖伴2型糖尿病患者内脏脂肪组织中差异表达的基因。方法：利用自制的高密度cDNA芯片,比较正常人、单纯性肥胖患者及肥胖伴2型糖尿病患者内脏脂肪组织中差异表达的基因,以寻找脂肪组织特异的与肥胖及糖尿病发生有关的基因。结果：和正常人相比,在肥胖患者及肥胖伴2型糖尿病患者中上调的基因分别有119个和257个,下调的基因分别有46和58个。这些基因中有77个在两组中均上调,其中包括与代谢有关的基因,如丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）以及窖蛋白、金属硫因蛋白等;8个基因在两组中均下调,其中包括脂肪合成途径中的关键酶,如3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A（MGA）合成酶、脂肪酸合成酶及硬脂酰辅酶A脱氢酶。另外,酪氨酸-3单加氧酶-色氨酸-5单加氧酶活化蛋白θ（YWHAZ）仅在肥胖伴2型糖尿病患者中上调,而在单纯性肥胖患者中不变,该基因所编码的蛋白在胰岛素信号转导途径中起着负调控的作用。结论：脂肪组织中脂肪生成下降、脂肪酸氧化增加可能是肥胖及2型糖尿病中胰岛素抵抗发生的共同原因,其它基因功能的改变也可能参与了肥胖及2型糖尿病的发生,而胰岛素信号转导受阻可能是肥胖向糖尿病转化的促进因素。对这些基因的进一步研究将有助于更好地了解肥胖及糖尿病的发生机制。     

小鼠不同泌乳期乳腺脂肪合成相关基因的mRNA表达

为了研究小鼠不同泌乳期乳脂肪合成相关基因的表达规律, 文章采用荧光定量PCR检测了小鼠乳腺中与脂肪合成和分泌相关20个基因的mRNA相对表达丰度和表达差异。结果表明, 在乳腺中脂蛋白脂酶(LPL)、乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)、硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)、黄嘌呤脱氢酶(XDH)、嗜乳脂蛋白(BTN)、脂肪酸分化蛋白(ADFP)基因都具有高mRNA表达丰度 (表达丰度>5%), 脂肪酸转运体(CD36)、脂肪酸合成酶(FASN)、1-酰基甘油磷酸酰基转移酶(AGPAT6)和甘油酰基转移酶(DGAT)基因具有中等mRNA表达丰度(5%>表达丰度>1%), 与妊娠期乳腺基因的mRNA表达相比, 在泌乳期这些基因的mRNA表达均有显著上调(P<0.05), 并且ACACA、SCD、FASN、AGPAT6和DGAT等脂肪合成酶基因的表达在泌乳中期(12 d)最高, 而在泌乳初期(6 d)和泌乳末期(18 d)较低, 呈现低-高-低的表达模式。转录因子固醇调节元件结合蛋白(SREBF)基因在泌乳开始时mRNA表达增加, 在泌乳中期(12 d)表达有10倍上调, 其变化规律与脂肪合成酶基因的表达模式相同, 说明SREBF基因在小鼠乳腺脂肪合成酶基因的表达调控中发挥重要调节作用。     

小鼠不同泌乳期乳腺脂肪合成相关基因的mRNA表达

为了研究小鼠不同泌乳期乳脂肪合成相关基因的表达规律,文章采用荧光定量PCR检测了小鼠乳腺中与脂肪合成和分泌相关20个基因的mRNA相对表达丰度和表达差异。结果表明,在乳腺中脂蛋白脂酶(LPL)、乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)、硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)、黄嘌呤脱氢酶(XDH)、嗜乳脂蛋白(BTN)、脂肪酸分化蛋白(ADFP)基因都具有高mRNA表达丰度(表达丰度>5%),脂肪酸转运体(CD36)、脂肪酸合成酶(FASN)、1-酰基甘油磷酸酰基转移酶(AGPAT6)和甘油酰基转移酶(DGAT)基因具有中等mRNA表达丰度(5%>表达丰度>1%),与妊娠期乳腺基因的mRNA表达相比,在泌乳期这些基因的mRNA表达均有显著上调(P<0.05),并且ACACA、SCD、FASN、AGPAT6和DGAT等脂肪合成酶基因的表达在泌乳中期(12 d)最高,而在泌乳初期(6 d)和泌乳末期(18 d)较低,呈现低-高-低的表达模式。转录因子固醇调节元件结合蛋白(SREBF)基因在泌乳开始时mRNA表达增加,在泌乳中期(12 d)表达有10倍上调,其变化规律与脂肪合成酶基因的表达模式相同,说明SREBF基因在小鼠乳腺脂肪合成酶基因的表达调控中发挥重要调节作用。     

微生物合成丙二酰辅酶A衍生物的代谢工程

丙二酰辅酶A是一种重要的微生物胞内代谢中间产物,由于其独特的结构,可衍生为几类具有独特结构的化合物,包括:脂肪酸类化合物、生物基化学品和植物源黄酮及聚酮类天然产物等。这些化合物广泛应用于食品、医药、化工和能源等领域。目前,微生物大量合成上述丙二酰辅酶A衍生物的限制性因素是其胞内较低的丙二酰辅酶A含量。本文中,笔者以提高微生物合成丙二酰辅酶A衍生物为核心,综述了提高其前体丙二酰辅酶A导向目标产物的代谢工程策略,包括丙二酰辅酶A合成途径的强化、竞争支路途径的消减以及其含量的精细调控等,以期为微生物合成丙二酰辅酶A衍生物的进一步研究提供参考。     

三角褐指藻丙二酰单酰辅酶 A:酰基载体蛋白转酰基酶的功能分析

【背景】丙二酰单酰辅酶A:酰基载体蛋白转酰基酶(malonyl coenzyme A:acyl carrier protein transacylase, MCAT)是Ⅱ型脂肪酸合酶(fatty acid synthase Ⅱ, FASⅡ)的重要亚基,与脂肪酸合成直接相关,然而关于微藻MCAT的信息却很少。【目的】验证三角褐指藻MCAT的功能。【方法】在模式硅藻三角褐指藻的全基因组序列中发现了一个可能的mcat基因序列,对其进行生物信息学分析,构建原核表达载体,并转入MCAT缺陷型大肠杆菌L48菌株中,最后利用GC-MS分析突变株脂肪酸的成分和含量。【结果】三角褐指藻MCAT主要结构为α-螺旋和无规则卷曲,与圆柱脆杆藻的亲缘关系最为接近,为protits型MCAT;三角褐指藻MCAT的表达使MCAT缺陷型大肠杆菌L48菌株恢复了合成脂肪酸的功能;对L48回复突变株的脂肪酸组成进行分析,发现该酶对C14:0具有底物偏好性,从而促进中长链脂肪酸如C16:0和C17:1的合成,这一特点与protits型MCAT的特性基本相符。【结论】三角褐指藻MCAT能促进脂肪酸的合成,这为微藻脂肪酸合成及...     

细菌3-酮脂酰ACP还原酶研究进展

3-酮脂酰ACP还原酶(FabG)在细菌中广泛存在并且十分保守,已经发现的所有FabG及其同系物都具有类似的催化活性中心序列,隶属于短链醇脱氢酶/还原酶(SDRs)超家族成员。它是Ⅱ型脂肪酸合成反应中的关键酶,将3-酮脂酰ACP还原为3-羟脂酰ACP多以NADPH作为辅酶。从搜集的文献来看,国内外针对不同细菌中3-酮脂酰ACP还原酶同系物的研究报道体现了其多样性的特点。但是,近年来,该方面的专题综述十分少见。本文主要对3-酮脂酰ACP还原酶的结构特征、在脂肪酸合成和其他方面的生物学功能,以及以该酶为作用靶点的抑菌剂等方面进行概述,以期为将来3-酮脂酰ACP还原酶的深入研究提供理论参考。     

磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶在真菌和细菌的研究进展

磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(phosphopantetheinyl transferases,PPTase)可催化脂肪酸合酶(fatty acid synthases,FAS)、聚酮合成酶(polyketide synthases,PKS)以及非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide syntethases,NRPS)的酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)及肽酰载体蛋白(peptidyl carrier protein,PCP)等的翻译后修饰反应,将辅酶A(coenzyme A,CoA)上的磷酸泛酰巯基乙胺基转移到ACP及PCP的保守丝氨酸残基上,从而激发ACP及PCP的活性,由此脂肪酸、聚酮、非核糖体肽得以合成。在大部分真菌及细菌中都存在着PPTase,且其在生物代谢中起到重要的作用。现对其研究进展进行阐述。