小眼虫藻△8-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及其在酿酒酵母中的表达

△8途径是合成多不饱和脂肪酸的替代途径,△8-脂肪酸脱氢酶是该途径的关键酶之一.根据已报道的△8-脂肪酸脱氢酶基因设计引物,分别从小眼虫藻基因组DNA和cDNA中扩增得到该基因片段,序列分析表明:结构基因长1 266 bp,编码421个氨基酸;该基因没有内含子,比已经报道的△8-脂肪酸脱氢酶基因长6bp,并且N末端序列也有所不同.利用酿酒酵母的载体pYES2.0构建△8-脂肪酸脱氢酶表达载体pYEFD,并转化到营养缺陷型酿酒酵母菌株INVSc1中,在选择培养基中筛选得到酿酒酵母转化菌株YD8.YD8在合适的培养条件下,添加外源底物二十碳二烯酸和二十碳三烯酸并诱导基因表达.脂肪酸甲酯气相色谱分析表明小眼虫藻△8-脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中获得了高效表达,将二十碳二烯酸和二十碳三烯酸分别转化成二高-γ-亚麻酸和二十碳四烯酸,其底物转化率分别达到了31.2%和46.3%.     

三角褐指藻△5-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

△5-脂肪酸脱氢酶是合成花生四烯酸的关键酶.根据已报道的△5-脂肪酸脱氢酶基因设计引物,分别从三角褐指藻基因组DNA和总cDNA中扩增得到1520 bp和1410 bp的特异片段,序列分析结果显示,结构基因中含有一个大小为110 bp的内含子,这是国内外首次报道.将△5-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中,在大肠杆菌中筛选到含有目的片段的重组质粒pYPTD5,用电击转化的方法将重组质粒pYPTD5转化到营养缺陷型酿酒酵母菌株INVSc1中,在缺省培养基中筛选得到酿酒酵母转化菌株YPTD5,在合适的培养条件下,添加外源底物双高γ-亚麻酸和诱导物半乳糖,培养并收集菌体.通过脂肪酸甲酯气相色谱分析,表明三角褐指藻△5-脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中获得了高效的表达,将双高γ-亚麻酸转化为花生四烯酸,其底物转化率达到了45.9%.     

三角褐指藻D5-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

D5-脂肪酸脱氢酶是合成花生四烯酸的关键酶。根据已报道的D 5-脂肪酸脱氢酶基因设计引物, 分别从三角褐指藻基因组DNA和总cDNA中扩增得到1520 bp和1410 bp的特异片段, 序列分析结果显示, 结构基因中含有一个大小为110 bp的内含子, 这是国内外首次报道。将D5-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中, 在大肠杆菌中筛选到含有目的片段的重组质粒pYPTD5, 用电击转化的方法将重组质粒pYPTD5转化到营养缺陷型酿酒酵母菌株INVSc1中, 在缺省培养基中筛选得到酿酒酵母转化菌株YPTD5。在合适的培养条件下, 添加外源底物双高g-亚麻酸和诱导物半乳糖, 培养并收集菌体。通过脂肪酸甲酯气相色谱分析, 表明三角褐指藻D5-脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中获得了高效的表达, 将双高g-亚麻酸转化为花生四烯酸, 其底物转化率达到了45.9%。     

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)。     

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 %。     

Δ^6-脂肪酸脱氢酶对n-6和n-3途径中脂肪酸底物的偏好

添加α-亚麻酸作为底物,经半乳糖诱导,在含有少根根霉Δ^6-脂肪酸脱氢酶基因的酿酒酵母总脂肪酸中检测到十八碳四烯酸的生成;同时添加亚油酸和α-亚麻酸时,检测到γ-亚麻酸和十八碳四烯酸生成,而且十八碳四烯酸的含量是γ-亚麻酸含量的3．81倍,表明在酿酒酵母中少根根霉Δ^6-脂肪酸脱氢酶不仅能催化α-亚麻酸生成十八碳四烯酸,而且偏好n-3途径中的底物α-亚麻酸。同样,在改变少根根霉Δ^6-脂肪酸脱氢酶基因的转译起始密码子周边序列后所构建的转基因酵母,也得到类似的结果,而且各种目的脂肪酸的含量均有明显提高。     

Δ6-脂肪酸脱氢酶对n-6和n-3途径中脂肪酸底物的偏好*

添加α 亚麻酸作为底物 ,经半乳糖诱导 ,在含有少根根霉Δ⁶-脂肪酸脱氢酶基因的酿酒酵母总脂肪酸中检测到十八碳四烯酸的生成 ;同时添加亚油酸和α-亚麻酸时 ,检测到γ 亚麻酸和十八碳四烯酸生成 ,而且十八碳四烯酸的含量是γ 亚麻酸含量的3.81倍 ,表明在酿酒酵母中少根根霉Δ⁶-脂肪酸脱氢酶不仅能催化α-亚麻酸生成十八碳四烯酸 ,而且偏好n 3途径中的底物α 亚麻酸。同样 ,在改变少根根霉Δ⁶-脂肪酸脱氢酶基因的转译起始密码子周边序列后所构     

Δ~6-脂肪酸脱氢酶对n-6和n-3途径中脂肪酸底物的偏好

添加α 亚麻酸作为底物 ,经半乳糖诱导 ,在含有少根根霉Δ6 脂肪酸脱氢酶基因的酿酒酵母总脂肪酸中检测到十八碳四烯酸的生成 ;同时添加亚油酸和α 亚麻酸时 ,检测到γ 亚麻酸和十八碳四烯酸生成 ,而且十八碳四烯酸的含量是γ 亚麻酸含量的 3 81倍 ,表明在酿酒酵母中少根根霉Δ6 脂肪酸脱氢酶不仅能催化α 亚麻酸生成十八碳四烯酸 ,而且偏好n 3途径中的底物α 亚麻酸。同样 ,在改变少根根霉Δ6 脂肪酸脱氢酶基因的转译起始密码子周边序列后所构建的转基因酵母中 ,也得到类似的结果 ,而且各种目的脂肪酸的含量均有明显提高     

少根根霉△^6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆和表达

根据真菌△^6-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593 bp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1482bp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458个氨基酸的开放阅读框,所编码蛋白质的大小为52kD。与报道的△^6-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△^6-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△^6-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％。     

匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）As 3.38△6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆与酵母表达

通过气相色谱法(GC)快速分析8种真菌的脂肪酸成分,发现匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)具有较高的γ-亚麻酸含量,利用RT-PCR和RACE方法获得了全长为1475bp的匍枝根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因的cDNA序列,其中开放阅读框为1380bp,编码459个氨基酸。生物信息学分析所克隆的基因具有△6-脂肪酸脱氢酶的典型结构:N端具有细胞色素b5结构、具有3个保守的组氨酸区序列和跨膜结构;把该基因的开放阅读框序列连接到表达载体pYES2.0上,构建重组表达载体pYRnD6D,并将其转入缺陷型酿酒酵母INVScl中进行表达。GC分析表明,该序列在酵母中获得了表达,表达产物表现出△6-脂肪酸脱氢酶的酶学活性,能将底物亚油酸转化为γ-亚麻酸。新生成的γ-亚麻酸占酵母细胞总脂肪酸的12.25%。     

少根根霉Δ^6-脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中的表达

Δ^6-脂肪酸脱氢酶是一种膜整合蛋白,也是多不饱和脂肪酸合成途径中的限速酶。在前期工作中,通过RT-PCR和RACE技术,从少根根霉NK300037中克隆到一个潜在编码Δ^6-脂肪酸脱氢酶的序列,序列和功能分析结果表明该序列具有一个长度为1377bp、编码由458个氨基酸组成、大小为52kD的新的Δ^6-肪酸脱氢酶基因。把少根根霉Δ^6-脂肪酸脱氢酶基因（RAD6）亚克隆到表达载体pPIC3．5K,构建重组表达载体pPICRAD6,并转化到毕赤酵母菌株GS115进行表达。提取酵母细胞总脂肪酸和进行甲酯化,经气相色谱和气相色谱-质谱连用分析表明,目的基因的编码产物能将C16：1、C17：1、C18：1、亚油酸和α-亚麻酸在△6和7位间特异性脱氢而引入一个新的双键,生成更高不饱和的脂肪酸,该催化反应没有链长特异性,只有键位特异性。此外,按Kozak序列特点,改变目的基因转译起始密码子周边序列结构,并把改变后序列导入毕赤酵母GS115中进行功能表达分析,结果表明在毕赤酵母中这种改变同样能提高目的基因的表达水平。综合所有分析结果表明,巴斯德毕赤酵母更适合用来综合分析Δ^6-脂肪酸脱氢酶基因的功能。     

少根根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中的表达

△6-脂肪酸脱氢酶是一种膜整合蛋白,也是多不饱和脂肪酸合成途径中的限速酶.在前期工作中,通过RT-PCR和RACE技术,从少根根霉NK300037中克隆到一个潜在编码△6-脂肪酸脱氢酶的序列,序列和功能分析结果表明该序列具有一个长度为1377bp、编码由458个氨基酸组成、大小为52kD的新的△6-脂肪酸脱氢酶基因.把少根根霉△6-脂肪酸脱氢酶基因(RAD6)亚克隆到表达载体pPIC3.5K,构建重组表达载体pPICRAD6,并转化到毕赤酵母菌株GS115进行表达.提取酵母细胞总脂肪酸和进行甲酯化,经气相色谱和气相色谱-质谱连用分析表明,目的基因的编码产物能将C16:1、C17:1、C18:1、亚油酸和α-亚麻酸在△6和7位间特异性脱氢而引入一个新的双键,生成更高不饱和的脂肪酸,该催化反应没有链长特异性,只有键位特异性.此外,按Kozak序列特点,改变目的基因转译起始密码子周边序列结构,并把改变后序列导入毕赤酵母GS115中进行功能表达分析,结果表明在毕赤酵母中这种改变同样能提高目的基因的表达水平.综合所有分析结果表明,巴斯德毕赤酵母更适合用来综合分析△6-脂肪酸脱氢酶基因的功能.     

高山被孢霉ATCC16266△^6—脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中的表达

△^6－脂肪酸脱氢酶基因是形成γ－亚麻酸的关键酶。从含有高山被孢霉△^6－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,用醋酸昔方法转化到酿洒酵母的缺陷型菌株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,边是迄今为止,国内外△^6－脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中表达量最高的报道。     

Biosynthesis of docosahexaenoic acid in Euglena gracilis: biochemical and molecular evidence for the involvement of a Delta4-fatty acyl group desaturase

Docosahexaenoic acid (DHA) can be synthesized via alternative routes from which only the omega3/omega6-pathways involve the action of a Delta4-fatty acid desaturase. We examined the suitability of Euglena gracilis, Thraustochytrium sp., Schizochytrium sp., and Crypthecodinium cohnii to serve as sources for cloning a cDNA encoding a Delta4-fatty acid desaturase. For this purpose we carried out in vivo labeling studies with radiolabeled C22 polyunsaturated fatty acid substrates. Schizochytrium sp. was unable to convert exogenously supplied [2-(14)C]-docosapentaenoic acid (DPA, 22:5(Delta)(7,10,13,16,19)) to DHA, while E. gracilis and Thraustochytrium sp. carried out this desaturation very efficiently. Hydrogenation and alpha-oxidation of the labeled DHA isolated from these two organisms showed that it was the result of direct Delta4-desaturation and not of substrate breakdown and resynthesis. To clone the desaturase gene, a cDNA library of E. gracilis was subjected to mass sequencing. A full-length clone with highest homology to the Delta4-desaturase of Thraustochytrium sp. was isolated, and its function was verified by heterologous expression in yeast. The desaturase efficiently converted DPA to DHA. Analysis of the substrate specificity demonstrated that the enzyme activity was not limited to C22 fatty acids, since it also efficiently desaturated C16 fatty acids. The enzyme showed strict Delta4-regioselectivity and required the presence of a Delta7-double bond in the substrate. Positional analysis of phosphatidylcholine revealed that the proportion of the Delta4-desaturated products was up to 20 times higher in the sn-2 position than in the sn-1 position.     

雅致枝霉△6-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△^6 -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）As3．2806△^6 -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△^6 -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△^6 -脂肪酸脱氧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INVSel的表达载体pYES2.0中,构建表达载体pYTED6,并在酿酒酵母INVSel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△^6 -脂肪酸脱氢酶基因（GenBank．AY941161）。     

Identification of a gene that complements an Arabidopsis mutant deficient in chloroplast omega 6 desaturase activity.

Membrane lipids of the fad6 (formerly fadC) mutant of Arabidopsis, which is deficient in chloroplast omega 6 desaturase activity, have increased levels of monounsaturated fatty acids and are deficient in trienoic fatty acids. A putative fad6 cDNA clone was isolated by probing a cDNA library with a degenerate oligonucleotide based on a conserved region within known omega 3 desaturase genes. Expression of the cDNA in transgenic plants of a fad6 mutant restored normal levels of all fatty acids. When used as a hybridization probe, the cDNA identified a restriction fragment-length polymorphism that co-segregated with the fad6 mutation. Thus, on the basis of a genetic complementation test and genetic map position, the fad6 gene is encoded by the cDNA. The cDNA encoded a 418-amino acid polypeptide of 47,727 D that displayed a high degree of sequence similarity to a delta 12 desaturase from the cyanobacterium Synechocystis. The fad6 gene exhibited less sequence homology to any known higher plant desaturase, including an endoplasmic reticulum-localized omega 6 desaturase corresponding to the Arabidopsis fad2 gene.     

Peroxisome proliferators enhance linoleic acid metabolism in rat liver. Increased biosynthesis of omega 6 polyunsaturated fatty acids

The alterations by peroxisome proliferators of metabolism of linoleic acid in rat liver were studied. Administration of P-chlorophenoxyisobutyric acid (clofibric acid) enhanced in vivo conversion of linoleic acid to its desaturated and/or elongated metabolites, 6,9,12-octadecatrienoic acid, 8,11,14-eicosatrienoic acid, and arachidonic acid, whereas the formation of 11,14-eicosadienoic acid was decreased. These changes observed in vivo were confirmed in vitro to be due to the increases in activities of delta 6 desaturation of linoleic acid to 6,9,12-octadecatrienoic acid (18.4 times), delta 8 desaturation of 11,14-eicosadienoic acid to 8,11,14-eicosatrienoic acid (3.4 times), and delta 5 desaturation of 8,11,14-eicosatrienoic acid to arachidonic acid (4.1 times). No considerable changes in activities of chain elongation of either linoleic acid or 6,9,12-octadecatrienoic acid were observed. The increases in the activities of three desaturations by clofibric acid were prevented by the treatment of rats with cycloheximide. The inductions of delta 6 and delta 5 desaturations were brought about by the treatment of rats with 2,2'-(decamethylenedithio)diethanol or di-(2-ethylhexyl)-phthalate, peroxisome proliferators structurally unrelated to clofibric acid, as well. These changes in metabolism of linoleic acid by clofibric acid were consistent with the changes in mass proportion of omega 6 fatty acids in hepatic lipid. Physiological significance of the marked changes in linoleic acid metabolism by peroxisome proliferators was discussed.