球等鞭金藻Δ5去饱和酶基因IgD5在拟南芥中的功能鉴定

从球等鞭金藻中克隆到一个Δ5去饱和酶基因,命名为IgD5。系统发育树分析表明,该基因编码产物与来源于巴夫藻Pavlova salina的Δ5去饱和酶亲缘关系最近。此前通过酿酒酵母表达系统,证明IgD5对ω6脂肪酸具有Δ5去饱和酶活性,但并未鉴定IgD5对ω3脂肪酸的催化活性。我们将IgD5转化能够内源合成二高-γ-亚麻酸(DGLA,20:3Δ8,11,14)和二十碳四烯酸(ETA,20:4Δ8,11,14,17)的已携带2个基因的拟南芥(简称TMA2),通过PCR及RT-PCR筛选阳性植株,提取转基因阳性植株叶片总脂肪酸,用气相色谱分析法检测到花生四烯酸(AA,20:4Δ5,8,11,14)和二十碳五烯酸(EPA,20:5Δ5,8,11,14,17),含量分别达7.44%和2.07%,转化效率分别为68%和60%,证明IgD5在转基因植物中具有Δ5去饱和酶的活性,对ω3/ω6脂肪酸没有明显偏好性,并且催化活性远高于其在酵母中的活性。在转IgD5的TMA2中除了AA和EPA,没有检测到其他新脂肪酸,表明IgD5底物专一性很强,是一个可用于植物转基因替代生产鱼油的良好基因。

球等鞭金藻中Δ5去饱和酶基因的克隆与功能鉴定

球等鞭金藻(Isochrysis galbana)是一类单细胞海洋微藻,富含二十二碳六烯酸(DHA,22:6Δ4,7,10,13,16,19)。我们利用RACE的方法从球等鞭金藻cDNA文库中同源克隆到一个大小为1329 bp的cDNA片段,编码442个氨基酸的多肽,分子量约49.9 kD。生物信息学分析表明,其编码产物N端具有细胞色素b5结构域,以及与电子传递有关的三个富含组氨酸的结构域,与Pavlova salinaΔ5去饱和酶同源性最高,达56%,故将该基因命名为IgD5。酿酒酵母功能鉴定实验表明,其编码的蛋白质具有Δ5去饱和酶活性,能够将二高-γ-亚麻酸(DGLA,20:3Δ8,11,14)转化成花生四烯酸(AA,20:4Δ5,8,11,14),转化效率平均为34.6%,最高可达40.3%。

高山被孢霉Δ5去饱和酶基因的克隆及异源表达研究

通过RT-RCR的方法从高山被孢霉W15菌株中扩增到完整的Δ5去饱和酶基因,其全长为1341bp,编码446个氨基酸。对推导的氨基酸序列进行分析表明,其N末端存在细胞色素b5结构域,在序列中还存在3个保守的组氨酸富集区。将该基因连接到表达载体pPIC3.5K上,转化毕赤酵母细胞,利用G418筛选高拷贝数的转化子。以双高γ-亚麻酸为底物,在甲醇诱导的条件下,Δ5去饱和酶可催化底物脱氢生成花生四烯酸,其含量占总脂肪酸含量的2.85%。说明克隆的Δ5去饱和酶基因能在毕赤酵母中进行功能性的表达。

三角褐指藻Δ5去饱和酶基因的原核表达

Δ5脂肪酸去饱和酶(Δ5fatty acid desaturase)是合成花生四烯酸(AA)和EPA的关键酶。为了构建三角褐指藻Δ5脂肪酸去饱和酶基因(简称D5)的原核表达重组质粒,并实现在E.coli BL21(DE3)中的表达。本研究根据GenBank中三角褐指藻Δ5脂肪酸去饱和酶基因序列,设计引物,扩增该基因并插入到pET28a中,测序鉴定后,转化E.coli BL21(DE3)感受态细胞,IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析表达产物。结果表明pET28a-D5构建成功,IPTG能诱导D5特异性表达。