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过表达去饱和酶基因对大肠杆菌脂肪酸合成的影响 2024年 为获得高效产油脂工程菌株,在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达了来自产油核桃内生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HB1310的去饱和酶基因,构建了单基因表达菌株BL21(DE3)/pET-de1、BL21(DE3)/pET-de2及共表达菌株BL21(DE3)/pET-de。结果表明,去饱和酶基因在E.coliBL21(DE3)中实现了高水平的表达,3株工程菌的酶活性在60 h诱导过程中均高于野生菌株,尤以24 h的酶活性最高,分别为同时刻野生菌株的1.38、1.48倍和1.75倍。外源去饱和酶基因的过表达可引起E.coli中油脂产量和脂肪酸组分的变化,与野生菌相比,3株工程菌的油脂产量有较大提高,其发酵24 h的油脂产量分别可达0.57、0.58、0.72 g/L,其中,饱和脂肪酸含量分别提高72.26%、66.93%、123.21%,不饱和脂肪酸含量分别提高112.18%、44.18%、134.30%。本研究可为产油脂工程菌的开发和应用提供有价值的菌种来源。 叶景 许思远 张琴 钱程 曹娟娟 赵沛关键词:去饱和酶 过表达 共表达 大肠杆菌 脂肪酸 硬脂酰辅酶A去饱和酶1通过抑制肺上皮细胞铁死亡缓解小鼠特发性肺纤维化进展的作用研究 被引量:1 2024年 目的 拟利用基因敲除小鼠和细胞系研究硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1(SCD1)在特发性肺纤维化(IPF)中的作用及机制。方法 利用SCD1条件敲除小鼠和BEAS-2B细胞,比较SCD1敲除或敲低后组织学改变和铁死亡变化,并研究PPARα激动剂Fenofibrate对SCD1表达和对IPF的影响。结果 敲除SCD1会加重IPF、上调纤维化相关蛋白水平并降低GPX4表达;敲低SCD1会提高脂质氧化水平、促进肺上皮细胞铁死亡,而Fenofibrate可上调SCD1表达,降低细胞铁死亡和IPF严重程度。结论 研究结果证实抑制SCD1会促进肺上皮细胞铁死亡、加重IPF,而Fenofibrate可通过上调SCD1表达治疗IPF。本研究将为防控IPF提供潜在靶点和候选药物。 吴趋荟 李妲 符艳 侯钰丛 张琴 金朝晖关键词:特发性肺纤维化 FENOFIBRATE 驴脂肪酸去饱和酶2基因克隆及组织表达规律的研究 2024年 本研究克隆了驴脂肪酸去饱和酶2(FADS2)基因并进行了生物信息学分析,检测了其在驴不同组织中的表达。通过设计FADS2基因引物,PCR克隆得到其CDS序列,然后对FADS2基因编码产物进行生物信息学预测,同时使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测驴心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、肌肉、脂肪、乳腺内FADS2基因相对表达量。结果显示:驴FADS2基因CDS长1335 bp,可编码444个氨基酸,FADS2蛋白分子质量为52.43 ku,等电点为8.29,不稳定指数为37.22,疏水性总平均值为-0.231,属于稳定碱性亲水蛋白;FADS2蛋白二级结构主要由α-螺旋(51.80%)和无规则卷曲(37.61%)构成。FADS2基因在所检测驴组织中均有表达,其中在脂肪和乳腺中相对表达量最高,其次为脾脏、肺脏、肾脏、心脏和肝脏,肌肉中相对表达量最低。结果提示,FADS2可能在驴脂肪和乳腺等组织不饱和脂肪酸的合成过程中发挥重要作用。本研究可为进一步探究驴脂肪和驴乳中高不饱和脂肪酸的合成机理提供基础。 黄飞 杜心怡 刘桂芹 王长法 周苗苗关键词:基因克隆 生物信息学分析 脂质代谢 Heterogeneous expression of stearoyl-acyl carrier protein desaturase genes SAD1 and SAD2 from Linum usitatissimum enhances seed oleic acid accumulation and seedling cold and drought tolerance in Brassica napus 2024年 Flax(Linum usitatissimum L.)is a versatile crop and its seeds are a major source of unsaturated fatty acids.Stearoyl-acyl carrier protein desaturase (SAD)is a dehydrogenase enzyme that plays a key role in oleic acid biosynthesis as well as responses to biotic and abiotic stresses.However,the function of SAD orthologs from L.usitatissimum has not been assessed.Here,we found that two LuSAD genes,LuSAD1 and LuSAD2,are present in the genome of L.usitatissimum cultivar‘Longya 10’.Heterogeneous expression of either LuSAD1 or LuSAD2 in Arabidopsis thaliana resulted in higher contents of total fatty acids and oleic acid in the seeds.Interestingly,ectopic expression of LuSAD2 in A.thaliana caused altered plant architecture.Similarly,the overexpression of either LuSAD1 or LuSAD2 in Brassica napus also resulted in increased contents of total fatty acids and oleic acid in the seeds.Furthermore,we demonstrated that either LuSAD1 or LuSAD2 enhances seedling resistance to cold and drought stresses by improving antioxidant enzyme activity and nonenzymatic antioxidant levels,as well as reducing membrane damage.These findings not only broaden our knowledge of the LuSAD functions in plants,but also offer promising targets for improving the quantity and quality of oil,and the abiotic stress tolerance of oil-producing crops,through molecular manipulation. Jianjun Wang Yanan Shao Xin Yang Chi Zhang Yuan Guo Zijin Liu Mingxun Chen基于脂质组学的海洋颗石藻病毒甾醇去饱和酶及脂肪酸去饱和酶基因功能分析 2023年 赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)宿主-病毒(E.huxleyi virus,EhV)的互作过程是影响海洋碳、硫生物地球化学循环及气候变化的重要环节。在共进化过程中,Eh V通过基因水平转移从宿主基因组中“劫获”了一组鞘脂从头合成相关酶基因,重构宿主脂代谢网络以支持病毒的特殊需求。目前,对病毒这组相关酶基因的生物学功能尚不十分清楚。以颗石藻病毒Eh V-99B1基因组中的甾醇去饱和酶(EhV-SD)和脂肪酸去饱和酶(Eh V-FAD)基因为研究对象,构建酿酒酵母重组表达载体p YES2/CT-SD和p YES2/CT-FAD,转化相应的基因缺陷型酵母菌株YMR015C和YGL055W获得重组酵母细胞株,进一步采用UPLC-Q-Exactive-MS非靶向脂质组学技术,比较分析重组酵母和缺陷型酵母细胞脂质的组成和含量变化。结果显示,Eh V-SD与Eh V-FAD基因在酿酒酵母中成功表达并具有生物学活性。Eh V-SD过表达显著改变了重组酵母细胞脂质代谢,含多不饱和酰基链的磷脂酰胆碱(PC,20︰4/20︰5/20︰6)和甘油三酯(TAG,12︰3)种类的丰度显著升高;而部分多不饱和脂肪酸(FA,16︰2/16︰4)和含多不饱和酰基链的磷脂酰甘油(PG,16︰2/18︰4)丰度则显著降低。Eh V-FAD过表达显著增加了重组酵母中单不饱和脂肪酸的生物合成,特别是棕榈油酸(C16︰1)和油酸(C18︰1)显著积累,而饱和脂肪酸的含量则显著降低,表明Eh V-FAD与酵母Δ9FAD具有类似的生物学功能。海洋病毒中脂质代谢相关新基因功能的确定,有助于从代谢角度深入认识海洋病毒-宿主的互作关系,也为相关功能基因在生物技术领域的应用提供科学依据。 马晖 王彩凤 李桂玲 李健 刘静雯澳洲坚果光壳种MiSAD的克隆与表达 2023年 澳洲坚果果仁中含有丰富的不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA),其不饱和脂肪酸生物合成的分子机制还有待进一步解析。植物硬脂酰-酰基载体蛋白脱饱和酶(SAD)是脂肪酸生物合成途径中形成不饱和脂肪酸的关键酶。本研究以澳洲坚果(Macadamia integrifolia)光壳种为对象,通过PCR技术克隆获得澳洲坚果硬脂酰-酰基载体蛋白脱饱和酶基因(MiSAD),并对结构功能和表达模式进行了初步分析。结果显示,克隆获得5923 bp的MiSAD基因组DNA序列,该基因由3个外显子2个内含子组成,包含1191 bp的编码框,与公布的粗壳种MtSAD序列高度一致;编码396个氨基酸;MiSAD分子量为45.22 kDa,等电点为5.93,属于酰基-ACP脱饱和酶,是位于叶绿体或质体基质中的水溶性酶;高度保守的区域存在形成酶活位点的2个E-X-X-H二铁原子中心基序,N端和C端氨基酸序列差异较大;二级结构中以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构预测中存在形成脂酰链结合部位的螺旋-转角-螺旋(HTH);与蒂罗花的同源性最高达94.2%,与其他物种的SAD同源性也都在80%以上;分子进化树显示与荷花进化关系较近,属于植物脂酰-ACP脱饱和酶。荧光定量PCR数据显示MiSAD在根、茎、叶、花、果中均有表达,其中叶片和果实中表达量较高,果实中的MiSAD表达量在开花后第100天左右达到最高,之后随着果实的成熟逐渐下降,呈现正态分布趋势。该研究为深入研究MiSAD在澳洲坚果果仁中不饱和脂肪酸生物合成的作用机制奠定基础。 杨倩 杨子平 邹明宏 邹明宏 宋喜梅 万继锋 陈菁 罗炼芳关键词:澳洲坚果 基因克隆 紫苏ω-3-脂肪酸去饱和酶8基因的克隆与功能研究 2023年 ω-3-脂肪酸去饱和酶8(fatty acid desaturase 8,FAD8)作为一种脱氢酶,在饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)向不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)的转化中发挥关键作用,有利于提高植物的抗寒性。然而,目前仍不清楚FAD8在紫苏中的表达水平是否受低温调节。基于转录物组数据,1个FAD8基因被克隆与鉴定,并在烟草中成功表达。该基因被命名为PfFAD8,其全长编码序列为为1317 bp,编码438个氨基酸,预测分子量为50 kD,理论等电点为9.13。我们的研究表明,紫苏茎10℃低温处理4 h,PfFAD8的表达量是常温时的5.6倍,37℃高温处理4 h,其表达量与常温时相比减少了9.1倍,说明PfFAD8是一个低温诱导型基因,低温促进其表达,高温抑制其表达。为了进一步证实这一结果,我们构建了35S::PfFAD8载体,并通过农杆菌介导的叶盘法转化到烟草中。过度表达PfFAD8基因的转基因烟草叶片表现出明显较高的UFA(如亚油酸(C18:2)和棕榈酸(C16:0))含量和较高的抗寒性。此外,PfFAD8在转基因烟草叶片中的过量表达增加了丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)的含量,并在一定程度上增强了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的防御酶活性,这可能会防止UFA的下降。综上所述,PfFAD8可能参与了脂质的去饱和过程,导致膜的稳定性增加或诱导了其他与抗寒性有关的基因,如十八烷酸途径或脂质过氧化产物。因此,PfFAD8的过表达可能有助于生产抗寒品种。 徐华祥 冯小燕 郭曦 郭楠 陆俊杏 张涛关键词:紫苏 不饱和脂肪酸 脂肪酸去饱和酶 抗寒性 抗氧化酶 生物信息学鉴定分析茄子脂肪酸去饱和酶(FAD)基因家族 被引量:1 2023年 脂肪酸去饱和酶(FAD)广泛分布于生物体内,其主要功能是在脂肪酸的生物合成过程中,从碳链中去除氢,从而产生碳碳双键。利用拟南芥FAD家族基因和茄子基因组数据,对茄子基因中可能含有的FAD基因进行鉴定和生物信息学分析。共鉴定出茄子FAD基因家族成员38个,其中FAB亚家族成员5个。对家族成员进行蛋白理化性质分析、系统进化分析和保守结构域分析,发现各亚家族成员间具有较为相似的保守基因序列和蛋白特性;基因结构分析表明,FAD家族成员间存在着不同的基因结构,但聚为一类的亚家族基因具有进化的保守性;染色体定位显示茄子FAD家族成员主要分布在5号染色体、6号染色体和4号染色体上。亚细胞定位预测茄子FAD家族成员主要分布在内质网、叶绿体和质膜上,FAB亚家族则全部定位在叶绿体上。 朱宗文 张爱冬 吴雪霞 查丁石关键词:基因家族 三角褐指藻八氢番茄红素脱氢酶1-2基因启动子克隆和表达分析 2023年 八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase ,PDS)是类胡萝卜素合成的关键酶,在光合生物的类胡萝卜素代谢调控中发挥了重要的作用。本研究根据三角褐指藻基因组数据库,克隆三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子序列,采用启动子缺失技术研究启动子活性,利用Plant CARE预测三角褐指藻PDS1和PDS2启动子顺式作用元件,采用qRT-PCR技术检测三角褐指藻PDS1和PDS2基因在不同胁迫下的相对表达量。结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子全长分别为2000 bp和920 bp,不同长度的5′端缺失后启动子均能驱动绿色荧光蛋白表达,具有较强启动子活性。Plant CARE分析结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子中均含有与光照和植物激素响应有关的顺式作用元件。光照和植物激素胁迫处理结果表明,三角褐指藻PDS1基因受光合诱导因子(photosynthetic induction factor,PIF)的诱导表达,但在其他因子处理下表达均显著下降(P<0.05)或无显著性差异。三角褐指藻PDS2基因在PIF、红光、茉莉酸甲酯、乙酰水杨酸和脱落酸胁迫下均表达上调(P<0.05),在光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(dichlorophenyl dimethylurea,DCMU)、黄光和蓝光胁迫下显著下调(P<0.05)。三角褐指藻PDS2基因在不同处理下的基因表达和岩藻黄素含量呈显著的正相关关系(r=0.8551,P<0.01),说明PDS2基因可能是三角褐指藻岩藻黄素合成的关键基因。本研究揭示了三角褐指藻的PDS基因参与光系统和植物激素胁迫应答的新功能,为进一步研究岩藻黄素调控机制提供了一定的理论基础。 吕娇 龚一富 章丽 吴欣 王何瑜关键词:八氢番茄红素脱氢酶 启动子 岩藻黄素 三角褐指藻 陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析 被引量:1 2023年 膜结合脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase ,FAD)是生物合成不饱和脂肪酸的关键酶。本研究以陆地棉基因组数据为基础,利用生物信息学方法对棉花FAD基因家族进行全基因组鉴定和进化分析。结果表明,陆地棉基因组中共含有37个FAD基因,进化分析发现这些基因分为4个亚家族,各亚家族成员数量不一,但相同亚家族成员含有相似的基因结构和保守基序。共线性分析发现28对复制基因全为片段复制基因,且都经历了严格的纯化选择作用。此外,在陆地棉FAD基因的启动子区域,发现了丰富的响应植物激素信号和逆境胁迫的顺式作用元件。转录组分析表明,陆地棉FAD基因家族响应干旱和盐胁迫,定量PCR分析表明施加外源褪黑素显著影响了FAD基因的表达。本研究结果为进一步解析FAD家族基因的功能奠定了基础。 陈义珍 李浩 傅明川 王立国 刘任重 柳展基关键词:陆地棉 生物信息学分析 褪黑素