Δ6-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。     

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     

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。     

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）。     

亚麻籽油中亚麻酸的提取与纯化

研究采用尿素-硅胶和氯化亚铜-硅胶两次层析亚麻籽油,结果表明:尿素-硅胶层析后,亚麻籽油中只含有油酸、亚油酸和亚麻酸;氯化亚铜-硅胶层析后得到了纯度高于90%的亚麻酸产品。运用外标定量法,以亚麻酸甲酯为标准品,样品总亚麻酸在0. 045～0. 677 mg/m L范围内回归方程为:Y=782 59x-686 8(R2=0. 999 9)。本研究为今后亚麻酸的纯化研究及工业生产提供相关的理论依据和新的思路。     

miR-199a-3p/Nme2在TGF-β1信号通路中的作用分析

通过microRNA芯片技术在小鼠GC-1 spg细胞中筛选发现microRNA-199a-3p(miR-199a-3p)受转化生长因子TGF-β1调节。为了进一步探讨二者的关系,通过基因克隆与载体构建技术、双荧光素酶报告基因检测及定量PCR实验,发现miR-199a-3p靶向识别肿瘤转移抑制基因2(Nme2)的3'非编码区(UTR)序列,且正向调控Nme2的表达。利用TGF-β1处理GC-1 spg细胞后,结果显示Nme2和miR-199a-3p在mRNA水平的表达均显著上调;进一步将miR-199a-3p和TGF-β1双重作用于GC-1 spg细胞后,结果表明Nme2的表达会明显增强,而且在TGF-β1通路中,miR-199a-3p被抑制的部分功能可能会被Nme2补偿。综上,miR-199a-3p对Nme2基因具有直接靶向识别和调控作用,且在参与TGF-β1信号通路的生物学效应中,二者在功能上相互关联。     

miR-130a-3p调控SOX4对骨关节炎软骨细胞增殖、分化和炎症因子释放的影响

目的:探讨miR-130a-3p对骨关节炎(osteoarthritis, OA)软骨细胞增殖、分化和炎症因子释放的影响及作用机制。方法:收集我院住院的40例半月板损伤患者和40例OA患者,采用RT-PCR检测半月板损伤患者和OA患者膝关节软骨组织中miR-130a-3p的表达。在OA软骨细胞中分别转染miR-NC、miR-130a-3p mimics、miR-130a-3p inhibitors、si RNA-SOX4(si-SOX4)或过表达SOX4的慢病毒载体(LV-SOX4),采用CCK8法检测细胞增殖情况;RT-PCR和western blot检测细胞分化相关分子BMP2和BMP4;RT-PCR检测炎症因子IFN-γ和TNF-α的表达。结果:半月板损伤患者软骨组织和软骨细胞中miR-130a-3p的表达明显高于OA患者(P均0.05),而SOX4的表达水平明显低于OA患者(P0.05)。OA患者膝关节软骨组织中miR-130a-3p和SOX4的表达呈显著负相关(P0.05)。miR-130a-3p mimics能够明显促进OA软骨细胞增殖(P0.05)、增加分化相关分子BMP2和BMP4的表达(P均0.05)以及抑制炎症因子IFN-γ和TNF-α的表达(P均0.05)。miR-130a-3p inhibitors能够明显抑制OA软骨细胞增殖(P0.05)、分化相关分子BMP2和BMP4的表达(P均0.05)以及促进炎症因子IFN-γ和TNF-α的表达(P均0.05)。OA软骨细胞在转染miR-130a-3p mimics后,SOX4 mRNA和蛋白的表达水平明显降低(P均0.05),在转染miR-130a-3p inhibitors后,SOX4 mRNA和蛋白的表达水平明显升高(P均0.05)。双荧光素酶结果显示miR-130a-3p能够靶向结合SOX4。在OA软骨细胞中,采用si RNA低表达SOX4后,明显促进细胞增殖和分化以及抑制炎症因子的释放。共转染miR-130a-3p mimics和LV-SOX4能够逆转过表达miR-130a-3p对OA软骨细胞增殖、分化和炎症因子释放的影响(P均0.05),而共转染miR-130a-3p inhibitors和LV-SOX4能够进一步加强低表达miR-130a-3p对OA软骨细胞增殖、分化和炎症因子的影响(P均0.05)。结论:miR-130a-3p在OA中明显低表达,并能够通过靶向抑制SOX4促进OA软骨细胞增殖、分化和炎症因子释放。     

△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△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△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△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.     

超临界二氧化碳法萃取丝状真菌油脂及其成分测定

采用超临界二氧化碳装置萃取被孢霉油脂,研究了萃取温度、萃取压力、萃取时间和原料粒度对被孢霉油脂得率的影响。通过四因素三水平的正交试验确定了超临界萃取被孢霉油脂的最佳条件：温度40℃、压力20MPa、时间120min、原料粒度20～40目,油脂得率为46．08％（质量分数）。气相色谱检测油脂成分,其中棕榈酸占24．2％、油酸54．2％、亚油酸11．3％、γ-亚麻酸2．8％。     

6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元上调Bim诱导肝癌细胞SMMC-7721发生凋亡的机制

肝细胞癌(HCC)是一种高度恶性的肿瘤。化疗是临床上一种重要的治疗方法,但由于化疗药物的毒副作用和耐药效应,现有的化疗药物或多或少有一定的局限性。因此,寻找毒副作用小且有效的化疗药物一直是肝癌患者的迫切需求。本研究从紫穗槐种子中分离纯化出一种天然产物6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元,采用CCK-8法检测了其对人肝癌SMMC-7721细胞的杀伤作用,应用流式细胞术检测了其对肝癌细胞的凋亡诱导情况,通过免疫印迹法检测了6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元上调Bim蛋白表达进而诱导肝癌细胞凋亡的作用机制。结果表明,6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元可呈浓度依赖性和时间依赖性抑制人肝癌SMMC-7721细胞的活力,24 h、48 h和72 h的半数抑制浓度(IC50)分别为21.77μmol/L、5.65μmol/L、5.0μmol/L;同时可浓度依赖性地提高细胞凋亡率;可通过下调抑凋亡蛋白Survivin、Mcl-1、Bcl-XL、Bcl-2,上调促凋亡蛋白Bak、Bim、Bax、Bid的表达,进而促进PARP和caspase-3的活化,从而诱导细胞发生凋亡;进一步地研究发现:6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元通过延长Bim的半衰期而增加Bim的积累,且具有和MG132类似的生物学功能,能够阻断蛋白的降解途径来抑制Bim降解。上述研究表明,6aR,12aR,12a-羟基紫穗槐苷元可通过抑制蛋白降解从而上调细胞中Bim蛋白的水平,进而诱导肝癌细胞SMMC-7721发生凋亡。