红花ω3脂肪酸脱氢酶基因的分离及结构分析

采用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends)技术,从红花叶片中分离到2个质体类ω3脂肪酸脱氢酶基因(CtFAD7和CtFAD8)的全长cDNA和1个微体类ω3脂肪酸脱氢酶基因(CtFAD3)的部分序列,均已提交至GenBank中。CtFAD7和CtFAD8与其他植物的质体类ω3脂肪酸脱氢酶的相似性分别为61-79 %, 63-78 %。而CtFAD3与其他植物微体类ω3脂肪酸脱氢酶的同源性较高,为60-93 %。氨基酸序列分析表明红花CtFAD3,CtFAD7和CtFAD8均含有3个富含组氨酸的保守结构域,分别为HDCGH,HXXXXXHRTHH 和HVIHH,其中CtFAD7和CtFAD8的 N-端分别含有56 和27 个氨基酸残基的质体信号肽序列。疏水性和跨膜分析表明,红花ω3脂肪酸脱氢酶氨基酸序列均包含4个疏水区域,分别跨膜1-3次。蛋白质二级结构预测结果表明,3个ω3脂肪酸脱氢酶蛋白主要由α螺旋和β折叠组成。通过对CtFAD7和CtFAD8的cDNA和DNA序列比较发现,2个基因的DNA序列中均包含有7个内含子,8个外显子。各内含子在物种间则表现出丰富的多态性,序列和长度大小均各不相同;而从第2# 到7# 外显子的长度和序列相似性在物种间非常保守。比较各内含子的位置可以发现,在内含子出现的位置,均为该基因的保守区。因此,推测ω3脂肪酸脱氢酶基因的内含子对于保证基因在物种进化过程中功能的保守性起着关键作用。     

转译起始密码子周边序列的改变对△^6-脂肪酸脱氢酶基因表达的影响

将少根根霉中△^6-脂肪酸脱氢酶基因(RAD6)的起始密码子周边序列作适当的修改,并把修改后获得的片段(RAD6-1)亚克隆到表达载体pYES2．0,构建重组表达载体pYRAD6-1。经测序验证,把pYRAD6-1转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达分析,同时以空载体pYES2．0和出发序列所构建的pYRAD6作为对照。通过气相色谱(GC)和气相色谱,质谱(GC-MS)分析表明,在pYRAD6和pYRAD6-1转化的酿酒酵母中生成γ-亚麻酸,而pYES2．0中没有检测到。其中,pYRAD6-1转化的酿酒酵母γ-亚麻酸表达量占细胞总脂肪酸含量的5．23％,而对照pYRAD6转化的酿酒酵母中表达量只占2．64％。     

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。     

全合成3α-羟类固醇脱氢酶基因密码子优化及酶性质研究

以NCBI报道的Comamonas testosteroni ATCC11996中3α-羟类固醇脱氢酶基因(3α-hydroxysteroid dehydrogenase gene,3α-hsd,AF092031.2)为模板,通过改变碱基序列但不影响酶的氨基酸序列,将该基因相对于大肠杆菌的密码子适用指数由0.78提高到0.87,GC含量由原来的63.17降低到56.46,大幅度减少了GC簇及寡聚A和T局域的存在,提高3α—hsd的可表达性。全合成基因定向克隆到pET28a载体中,并转化至大肠杆菌B121(DE3)中表达。采用乳糖诱导后,SDS—PAGE检测在约27 kD处有一高效表达的蛋白条带。采用Ni螯合柱分离纯化3α-HSD,获得了较高纯度及较高的产率。酶学性质初步分析表明,全基因合成表达的3α-HSD的性质与原始的3α-HSD基本相同。     

深黄被孢霉△6-脂肪酸脱氢酶基因导入大豆

采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统成功地将深黄被孢霉△6-脂肪酸脱氢酶基因导入大豆.从发芽5-7d的大豆无菌苗切取子叶节外植体,经农杆菌浸染和共培养后,在含50 mg/L卡那霉素的选择培养基上培养2-4w后,从子叶节处诱导出抗性不定芽.将不定芽转移到伸长培养基上,4-6w后长至2-3em高的再生苗.再将再生苗切下转入生根培养基,2-6w生根.生根后的再生植株经逐步锻炼移入花盆中,部分移栽成活的T0植株能正常开花结荚.从T0植株上收获T1种子,按株系种植.T0和T1代经PCR检测和DNA分子杂交分析,证明外源基因已导入并整合到大豆的基因组内并能遗传给后代.     

甘油脱氢酶基因在大肠杆菌中的密码子优化表达

[目的]利用密码子优化技术,提高甘油脱氢酶基因gldA在大肠杆菌中的表达水平.[方法]针对gldA起始密码子下游区域,优先选择AT含量最高的同义密码子,从而在不改变氨基酸序列的前提下,提高该区域的AT含量.利用大引物PCR的方法对野生型gldA-WT进行定点突变,获得优化型基因gldA-4,与pET-32a(+)连接后...     

转译起始密码子周边序列的改变对Δ6-脂肪酸脱氢酶基因表达的影响

将少根根霉中Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(RAD6)的起始密码子周边序列作适当的修改,并把修改后获得的片段(RAD6_1)亚克隆到表达载体pYES2.0,构建重组表达载体pYRAD6_1。经测序验证,把pYRAD6_1转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达分析,同时以空载体pYES20和出发序列所构建的pYRAD6作为对照。通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC_MS)分析表明,在pYRAD6和pYRAD6_1转化的酿酒酵母中生成γ_亚麻酸,而pYES2.0中没有检测到。其中,pYRAD6-1转化的酿酒酵母γ_亚麻酸表达量占细胞总脂肪酸含量的5.23%,而对照pYRAD6转化的酿酒酵母中表达量只占2.64%。     

“自我剪切”2A肽介导的Δ-12和ω-3脂肪酸脱氢酶以及过氧化氢酶在转基因小鼠肌肉表达研究

哺乳动物因为缺乏Δ-12和ω-3脂肪酸脱氢酶,不能自身合成必需的多不饱和脂肪酸．目前,通过转基因技术在哺乳动物体内表达ω-3脂肪酸脱氢酶,能将长链的n-6多不饱和脂肪酸转化成n-3多不饱和脂肪酸,造成体内长链的n-6多不饱和脂肪酸含量显著减低．本研究通过自我剪切2A肽介导Δ-12和ω-3脂肪酸脱氢酶(FAT-2和FAT-1)以及人过氧化氢酶(human catalase,hCAT)在小鼠的肌肉同时表达．结果表明,转基因小鼠肌肉中长链n-3多不饱和脂肪酸含量提高2.6倍,长链n-6多不饱和脂肪酸含量没有显著变化,而n-6/n-3比例显著降低(P < 0.01)．同时蛋白质印迹检测到人过氧化氢酶hCAT在小鼠的肌肉组织中表达,且过氧化氢酶活性比野生型小鼠显著提高(P < 0.01)．     

高山被孢霉△6-脂肪酸脱氢酶基因转化大豆的研究

采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统成功地将高山被孢霉△^6-脂肪酸脱氢酶基因导入栽培大豆吉林43和黑龙37品种中。经农杆菌浸染和共培养后,在含50mg/L卡那霉素的选择培养基上连续筛选,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中组中。通过GC-MS对大豆种子进行脂肪酸色谱分析,结果表明,产生了γ-亚麻酸,其含量最高可达18.23%。     

深黄被孢霉△^6—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(Oenothera spp),琉璃苣(Borago officinalis)等。△^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种子中产生GLA,我们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pGA643连接,构建了重组质粒pGAM—ICL6,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。     

深黄被孢霉Δ6—脂肪酸脱氢酶基因导入大豆

采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统成功地将深黄被孢霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因导入大豆。从发芽5—7d的大豆菌苗切取子叶节外植体,经农杆菌浸染和共培养后,在含50mg/L卡那霉素的选择培养基上培养2-4w后,从子叶节处诱导出抗性不定芽,将不定芽转移到伸长培养基上,4-6w后长至2-3cm高的再生苗,再将再生苗切下转入生根培养基,2-6w生根,生根后的再生植株经逐渐锻炼移入花盆中,部分移栽成活的T0植株能正常开花结荚。从T0植株上收获T1种子,按株系种植。T0和T1代经PCR检测和DNA分子杂交分析,证明外源基因已导入并整合到大豆的基因组内并能遗传给后代。     

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     

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。     

来源于线虫Caenorhabditis briggssae 的ω-3脂肪酸去饱和酶基因的合成及其功能分析

ω-3多不饱和脂肪酸(ω-3PUFAs)是一类被广泛研究和关注的脂肪酸,对人类及其他哺乳动物的正常发育和保持良好的健康状况极其重要,并且对于人类的多种疾病的预防和治疗亦有着明显的作用。在人和哺乳动物体内,ω-3PUFAs的含量与ω-6PUFAs(其代谢方式和功能与前者不同,通常其作用也相反)相比很低。而对于人体,无论ω-3PUFAs的过低还是ω-6PUFAs的过高都会带来极为不利的影响。所以人们一直在努力寻求提高人体中ω-3PUFAs含量的途径或者大量生产ω-3PUFAs的方法。本研究经过密码子优化后,用化学合成的方法获得了C.briggsae的ω-3脂肪酸去饱和酶基因sFat-1,并构建了哺乳动物细胞表达载体pcDNA3.1-sFat1-EGFP,通过脂质体转染了CHO细胞系并对其进行抗性筛选获得稳定转染细胞株。对稳定转染sFat-1细胞株的RT-PCR分析及脂肪酸组成的GC-MS分析表明,sFat1基因完全能够在CHO细胞中表达和发挥其ω-3去饱和酶的作用,即促使ω-6系列不饱和脂肪酸转变为相应的ω-3系列不饱和脂肪酸(从十八碳到二十二碳)。ω-6不饱和脂肪酸总量从48.97%下降到35.29%,而ω-3不饱和脂肪酸总量则相应地从7.86%上升到24.02%。ω-6多不饱和脂肪酸和ω-3多不饱和脂肪酸的比值从正常细胞中的6.23下降到转染细胞中的1.47。这说明C.briggsae的ω-3脂肪酸去饱和酶基因sFat-1的合成是成功的,试验所获得的结果为今后的进一步的研究或应用其大量生产ω-3PUFAs奠定了基础。     

拟南芥基因密码子偏爱性分析

密码子偏爱性对外源基因的表达强度有一定影响,特别是编码蛋白质N端7～8个氨基酸残基的密码子.通过对拟南芥染色体中26 827个蛋白质对应的基因密码子进行分析,得到了编码氨基酸的61种密码子在拟南芥中的使用频率,并与大肠杆菌和哺乳动物进行了比较,结果表明三者间的密码子偏爱性有较大差异.这一分析结果对于动物基因在植物中的表达,及植物基因在微生物中的表达具有一定指导意义.同时提供了一种直接以XML文档为数据源解析巨型XML格式染色体数据的方法.     

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 %。     

小眼虫藻Δ8-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及其在酿酒酵母中的表达

Δ8途径是合成多不饱和脂肪酸的替代途径,Δ8-脂肪酸脱氢酶是该途径的关键酶之一。根据已报道的Δ8-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Δ8-脂肪酸脱氢酶基因长6 bp,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Δ8-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Δ8-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％。     

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。