大豆ω-3和ω-6脂肪酸脱氢酶基因密码子优化

DHA和EPA对心脑血管疾病以及癌症等疾病的防治有着重要的作用,其中ω-3和ω-6脂肪酸脱氢酶是合成多不饱和脂肪酸DHA和EPA过程中的两个关键的去不饱和酶,由于缺乏这两种酶的基因,高等动物无法自发合成多不饱和脂肪酸,为了得到可以生产多不饱和脂肪酸的转基因动物,本研究计划将大豆的这两个去饱和脂肪酸作为目的基因,但由于不同物种之间的密码子使用具有偏爱性,会严重影响到目的基因在宿主体内的表达水平,为了解决这一问题,提高目的基因在宿主体内的表达水平,同时采用Jcat在线软件和手动替换密码子两种方法对大豆的ω-3和ω-6脂肪酸脱氢酶基因进行了优化,然后选出最优的优化方法,为后期进一步的实验提供目的基因。最后本文预测了两种优化结果的RNA二级结构和CAI、CBI、Nc值和GC含量,比较得出手动替换的结果优于在线优化的结果。     

脂肪酸脱氢酶基因在兔体内表达的生物学效应研究

目的研究脂肪酸脱氢酶基因在兔子体内的生物效应,探索不饱和脂肪酸与兔子免疫的相互作用。方法用壳聚糖(CS)和壳聚糖的聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙二醇(PEG)修饰产物(mPEG-O-CS-PEI),对含有脂肪酸脱氢酶基因的真核表达质粒VRMFat-1进行包裹,肌肉注射新西兰白兔,每两周采取抗凝血,检测血液中免疫细胞数量的变化情况,利用气相色谱仪检测动物组织中脂肪酸的含量变化,并通过荧光定量PCR检测免疫细胞内免疫相关基因的表达情况。结果两组实验兔组织中的n-3不饱和脂肪酸含量显著高于对照组(P<0.05),其TLR4、CD3、IL-4和IL-6基因表达水平显著升高(P<0.05)。结论转入的脂肪酸去饱和脱氢酶基因能够在实验兔体内正常表达,初步证明不饱和脂肪酸对兔子的固有免疫和获得性免疫机能均有明显的增强作用。     

大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因GmFAD3C在酿酒酵母中的表达

α亚麻酸(ALA)被称为必需脂肪酸,对人体有一系列的保健作用。ω-3脂肪酸脱氢酶(FAD)催化亚油酸(LA)生成ALA。大豆种子油中ALA含量较高,为了研究大豆ω3FAD的功能,用RTPCR方法从大豆未成熟种子中扩增出GmFAD3C的cDNA,克隆到酵母表达载体p416中,并用醋酸锂法转化酿酒酵母营养缺陷型K601,经筛选鉴定,得到阳性克隆。气相色谱分析脂肪酸成分,发现工程菌产生了新的脂肪成分ALA,含量占总脂肪酸的3.1%,LA含量与对照相比相应地下降,证明该基因编码的蛋白具有催化18碳多不饱和脂肪酸(PUFA)底物LA在Δ15位脱氢生成ALA的ω3FAD功能,首次实现大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母K601p416系统中的表达,建立了一种新的高效低成本的FAD酵母表达系统。     

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 %。     

改变细胞膜的脂肪酸组成可促进乳腺癌细胞凋亡

目的: 研究n-6脂肪酸脱氢酶 fat-1基因在人乳腺癌细胞内的表达,改变细胞膜脂肪酸组成,对乳腺癌细胞的凋亡作用。方法: 构建含有fat-1 基因的重组腺病毒载体 (Ad.GFP.fat-1),通过包装细胞系（293）产生的腺病毒,感染人乳腺癌细胞MCF-7。提取细胞的总RNA,以fat-1的反义mRNA 作探针,用Northern Blot检测fat-1 基因在MCF-7细胞内的表达。MTT法分析fat-1 基因对MCF-7细胞增殖的影响,凋亡染色试剂盒检测细胞的凋亡。气相色谱仪分析对MCF-7细胞的n-6 PUFAs/n-3 PUFAs含量影响。结果: 通过基因重组技术,得到预期的重组病毒;fat-1 基因在人乳腺癌细胞MCF-7 中能有效异源表达,2天后,可检测到fat-1 mRNA的条带。与对照细胞相比,fat-1基因有效地抑制了MCF-7细胞的增殖（23%,p<0.05）,促进了凋亡（增加35%）;同时降低了人乳腺癌细胞MCF-7细胞膜n-6 PUFAs/n-3 PUFAs的比率。结论: 腺病毒介导的fat-1 基因能在人乳腺癌细胞MCF-7内有效异源表达,且抑制了MCF-7细胞的增殖。机理为降低了细胞膜的n-6 PUFAs/n-3 PUFAs的比率。     

细胞膜脂肪酸组成改变促进乳腺癌细胞凋亡的研究

目的:研究n-6脂肪酸脱氢酶fat-1基因在人乳腺癌细胞内的表达,改变细胞膜脂肪酸组成,对乳腺癌细胞的凋亡作用.方法:构建含有fat-1基因的重组腺病毒载体(Ad.GFP.fat-1),通过包装细胞系(293)产生的腺病毒,感染人乳腺癌细胞MCF-7.提取细胞的总RNA,以fat-1的反义mRNA作探针,用Northern blot检测fat-1基因在MCF-7细胞内的表达.MTT法分析fat-1基因对MCF-7细胞增殖的影响,凋亡染色试剂盒检测细胞的凋亡.气相色谱仪分析对MCF-7细胞的n-6 PUFAs/n-3 PUFAs含量影响.结果:通过基因重组技术,得到预期的重组病毒;fat-1基因在人乳腺癌细胞MCF-7中能有效异源表达,2d后,可检测到fat-1 mRNA的条带.与对照细胞相比,fat-1基因有效地抑制了MCF-7细胞的增殖(23%,p＜0.05),促进了凋亡(增加35%);同时降低了人乳腺癌细胞MCF-7细胞膜n-6 PUFAs/n-3 PUFAs的比率.结论:腺病毒介导的fat-1基因能在人乳腺癌细胞MCF-7内有效异源表达,且抑制了MCF-7细胞的增殖.机理为降低了细胞膜的n-6 PUFAs/n-3 PUFAs的比率.     

莱茵衣藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中的表达与活性分析

采用RT-PCR方法克隆到莱茵衣藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因lyd(l)5,与毕赤酵母表达载体pPIC3.5K连接,电击法转化毕赤酵母GS115.转化子经高浓度G418筛选出高抗性重组子,经PCR鉴定目的基因已整合入毕赤酵母基因组中.甲醇诱导表达,RT-PCR检测表明莱茵表藻ω-3脂肪酸脱氢酶基因在毕赤酵母中得到了表达;毕赤酵母总脂肪酸甲酯经气相色谱(GC)分析结果显示亚油酸的含量明显降低,而α-亚麻酸的含量有所提高.     

ω-3多聚不饱和脂肪酸脱氢酶的真核表达及鉴定

目的：构建ω-3多聚不饱和脂肪酸脱氢酶真核表达载体,并在293T细胞（人胚肾细胞）中实现表达。方法：通过RT-PCR法扩增得到ω-3多聚不饱和脂肪酸脱氢酶基因fat1,构建重组真核表达载体pCMV－Myc－fat1,用脂质体法转染293T细胞,Western Blot检测fat1的表达,并用间接免疫荧光（IFA）确定其在293T细胞中的定位情况。结果：构建真核表达质粒pCMV－Myc－fat1,转染293T细胞后,可检测到细胞内有fat1的表达并确定其在细胞中的位置。结论：成功构建真核表达质粒pCMV－Myc－fat1,可检测出细胞内有fat1的表达并确定其在细胞膜和细胞质内均有表达,为进行fat1的功能研究奠定了基础。     

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％。     

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.     

深黄被孢霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因在大豆中的表达

为在传统的油料作物大豆中产生γ 亚麻酸 ,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pBI12 1连接 ,构建了重组质粒pBMICL6 ,采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统成功的将该基因导入到栽培大豆吉林 35、吉林 4 3、吉林 4 7、绥农 10、绥农 14和黑农 37等品种中 ,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。Northern杂交结果表明该基因在转基因大豆的mRNA水平上获得表达。对转基因大豆种子进行脂肪酸成分分析 ,结果表明Δ6 脂肪酸脱氢酶基因获得表达 ,产生了γ 亚麻酸 ,其含量最高可达 2 7 0 6 7% ,这是国内外深黄被孢霉Δ6 脂肪酸脱氢酶基因在大豆中表达的首次报道     

△12-脂肪酸脱氢酶基因在大肠杆菌中的表达

把高山被孢霉(Mortierella alpina)和深黄被孢霉(Monierella isabellina)的△^12-脂肪酸脱氢酶基因亚克隆到大肠杆菌表达载体pET21a中,获得重组表达载体pMACL12和pMICL12,并用氯化钙方法将重组表达载体转化到大肠杆菌B121(DE3)中。筛选阳性克隆进行培养,然后分离其细胞膜蛋白,并构建体外表达体系,同时加入外源性底物油酸进行表达。经气相色谱(GC)分析表明,分别有17．87％和17．60％的油酸转化为亚油酸。     

hMAM启动子／增强子调控表达载体构建和调控作用

目的构建人乳腺珠蛋白（human mammaglobin,hMAM）启动子／增强子调控报告基因表达载体,探讨hMAM启动子／增强子序列在乳腺癌细胞中的特异性调控作用。方法应用PCR技术,从基因组DNA中扩增出hMAM启动子／增强子DNA序列,构建于PGL3报告基因上游,分别转染体外培养的乳腺癌细胞MDA—MB-415、T47D及胃癌细胞7901,分析启动子和增强子序列对乳腺癌细胞的基因表达调控作用。结果酶切图谱分析、DNA序列测定表明成功构建hMAM启动子／增强子调控的表达载体;荧光素酶报告基因检测结果分析表明,hMAM启动子／增强子能够调控报告基因的表达。结论hMAM启动子／增强子,在MDA—MB-415乳腺癌细胞具有调控基因表达的作用;     

深黄被孢霉M6-22△6-脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母中的表达

应用PCR技术,从含有深黄被孢霉△6-脂肪酸脱氢酶基因的重组质粒pTMICL6中,扩增出1.38kb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pYMID6,用醋酸锂方法转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVSc1中,在SC-Ura合成培养基中,选择到酵母工程株YMID6.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对酵母工程株所含的全部脂肪酸进行色谱分析,结果表明,γ-亚麻酸的含量占酵母总脂肪酸的8.69%.     

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 %。     

大豆ω-3脂肪酸脱氢酶基因GmFAD3C在酿酒酵母中的表达

α-亚麻酸(ALA)被称为必需脂肪酸,对人体有一系列的保健作用。Ω-3脂肪酸脱氢酶（FAD）催化亚油酸(LA)生成ALA。大豆种子油中ALA含量较高,为了研究大豆ω- 3FAD的功能,用RT-PCR方法从大豆未成熟种子中扩增出GmFAD3C的cDNA,克隆到酵母表达载体p416中,并用醋酸锂法转化酿酒酵母营养缺陷型K601,经筛选鉴定,得到阳性克隆。气相色谱分析脂肪酸成分,发现工程菌产生了新的脂肪成分ALA,含量占总脂肪酸的3.1％,LA含量与对照相比相应地下降,证明该基因编码的蛋白具有催化18碳多不饱和脂肪酸（PUFA）底物LA在Δ15位脱氢生成ALA的ω-3 FAD功能,首次实现大豆ω-3 脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母K601 p416系统中的表达,建立了一种新的高效低成本的FAD酵母表达系统。     

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。     

深黄被孢霉△^6-脂肪酸脱氢酶基因在大豆中的表达

为在传统的油料作物大豆中产生r-亚麻酸,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pB1121连接,构建了重组质粒pBMICL-6,采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统成功的将该基因导人到栽培大豆吉林35、吉林43、吉林47、绥农10、绥农14和黑农37等品种中,获得一批转基因植株。经PCR检测和Southern杂交分析,证明外源基因已导人并整合到大豆的基因组中。Northern杂交结果表明该基因在转基因大豆的mRNA水平上获得表达。对转基因大豆种子进行脂肪酸成分分析,结果表明△。-脂肪酸脱氢酶基因获得表达,产生了r-亚麻酸,其含量最高可达27．067％,这是国内外深黄被孢霉△^6-脂肪酸脱氢酶基因在大豆中表达的首次报道。     

新构建的含DF3启动子和白喉毒素A片段的重组表达载体对人乳腺癌细胞的特异性杀伤作用

目的研究新构建的含人乳腺癌DF3启动子和白喉毒素A片段的重组表达载体PGL3-DF3-DTA对人乳腺癌细胞的影响。方法构建重组表达载体PGL3-DF3-DTA,并用其转染DF3阳性和阴性的乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231。通过MTT法测定PGL3-DF3-DTA在体外对乳腺癌细胞生长的影响,建立裸鼠动物模型观察PGL3-DF3-DTA在体内对乳腺癌细胞的杀伤效应。结果成功构建出重组表达载体PGL3-DF3-DTA并建立了人乳腺癌裸鼠动物模型,经重组表达载体PGL3-DF3-DTA作用后的DF3阳性人乳腺癌细胞出现明显的凋亡现象,Ki-67、bcl-2基因表达水平降低,bax基因表达水平升高。结论重组表达载体PGL3-DF3-DTA能对DF3阳性的乳腺癌细胞产生特异性杀伤作用。