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。

过表达ω-3多不饱和脂肪酸脱氢酶基因fat-1保护小鼠胚胎成纤维细胞避免凋亡

由于膳食原因,人体摄入ω-6PUFAs/ω-3PUFAs比例过高,脂类代谢严重失衡.鉴于ω-3PUFAs获取困难而且人体无催化ω-6PUFAs向ω-3PUFAs转化的ω-3多不饱和脂肪酸脱氢酶,本研究体外扩增来源于秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)的ω-3多不饱和脂肪酸脱氢酶基因(fat-l)cDNA,构建了真核表达载体pEGFPC1-fat-1,将该基因转染入小鼠胚胎成纤维细胞;激发荧光与RT-PCR方法检测转染pEGFPC1-fat-1细胞表达该基因,气相色谱分析显示该转染细胞中ω-6PUFAs/ω-3PUFAs的比例降低;细胞抑制率实验显示转染细胞的MTT吸光值升高(P<0.05);双染法流式细胞仪分析转染细胞凋亡降低,结果表明fat-1基因即使在高浓度ω-6PUFAs的细胞毒作用下,依然能够发挥将ω-6PUFAs脱氢转化为与ω-3PUFAs的生理功能,抑制3T3细胞凋亡,促进细胞生长增殖,实现了较强的细胞保护功能.

牛胎儿成纤维细胞的分离培养及转染线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因

为利用核移植法获取转基因克隆牛提供供体细胞,体外分离培养牛胎儿成纤维细胞并进行了携带线虫ω-3脂肪酸去饱和酶cDNA的表达载体转染。首先采用组织块贴壁法分离培养牛胎儿成纤维细胞,线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因表达载体以脂质法介导转染牛胎儿成纤维细胞,通过G418筛选获得稳定转染的细胞克隆,PCR鉴定外源基因在细胞基因组中的整合,对阳性克隆进行传代2～3次后利用RT-PCR检测外源基因的转录。结果表明,组织块贴壁后7天可获取原代成纤维细胞,基因转染后利用G418筛选9天即可获得转基因细胞,对转基因细胞进行传代,PCR检测显示CMV启动子和ω-3脂肪酸去饱和酶cDNA整合到细胞基因组中,RT-PCR检测显示ω-3脂肪酸去饱和酶mRNA在转基因传代细胞中得到有效转录,为下一步通过核移植方法获得转基因肉牛提供了基础。

牛耳皮肤成纤维细胞的分离培养及转染线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因研究

为了核移植法制作转线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因克隆牛提供供体细胞,体外分离培养牛耳成纤维细胞并进行了线虫-ω3脂肪酸去饱和酶基因。采用胰蛋白酶消化法分离培养牛耳皮肤成纤维细胞,线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因表达载体以脂质法介导转染细胞,通过G418筛选9 d获得稳定转染的细胞克隆。PCR鉴定外源基因在细胞基因组中的整合,对阳性克隆进行传代2~3次后,利用RT-PCR检测外源基因的转录。结果表明：细胞贴壁后9 d可获取原代皮肤成纤维细胞,基因转染后利用G418筛选9 d即可获得转基因细胞,对转基因细胞进行传代,PCR检测显示CMV启动子和ω-3脂肪酸去饱和酶基因整合到细胞基因组中,RT-PCR检测显示ω-3脂肪酸去饱和酶基因在转基因传代细胞中得到有效转录。本研究为下一步通过核移植方法获得转基因肉牛提供了条件。

麻风树脂肪酸去饱和酶7基因的克隆及生物信息学分析

质体型ω-3(Δ15)脂肪酸去饱和酶(FAD7)是多不饱和脂肪酸合成途径中催化亚油酸(Δ9,12-C18∶2)形成α-亚麻酸(Δ9,12,15-C18∶3,ALA)的关键酶。基于麻风树低温锻炼转录组数据,通过逆转录PCR(RT-PCR)技术克隆到麻风树FAD7基因的全长cDNA,命名为JcFAD7。结果表明,该cDNA序列全长1 796 bp,完整开放阅读框1 341 bp,编码446个氨基酸,理论分子量为51.1 ku,等电点为8.92。序列分析表明,JcFAD7编码蛋白包含膜结合FAD蛋白的4个跨膜区、2个膜嵌合区、1个亚铁血红素结合基序及3个组氨酸簇等特征区域。构建系统进化树显示,麻风树JcFAD7蛋白与芍药(Paeonia lactiflora)的亲缘关系最近。

沙棘ω-6脂肪酸去饱和酶基因的分子进化

运用生物信息学分析手段和在线数据库,对沙棘ω-6脂肪酸去饱和酶基因进行综合分析。结果显示:该基因全长为1 562 bp,开放读码框为1 152 bp;编码383个氨基酸,分子量为44 010.5道尔顿;等电点为8.63,带正电荷侧链的氨基酸与带负电荷侧链的氨基酸比例为29∶34;氨基酸组成中亮氨酸占10.7%,缬氨酸占7.8%,丙氨酸占6.8%;不稳定指数为36.73,脂肪指数为89.58,总平均疏水指数为-0.016,为亲水蛋白;其二级结构以无规则卷曲与折叠为主,属膜蛋白,有3个酪氨酸激酶II磷酸化位点、2个N-肉豆蔻酰化位点、4个蛋白激酶C磷酸化位点、3个N-糖基化位点、1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个微体C-端定位信号;该蛋白为质膜-脂肪酸去饱和酶域超家族蛋白(Membrane-FADS-like superfamily)。功能预测分析结果显示与其他物种的该去饱和酶特性相一致。

家蚕类ω3-脂肪酸脱氢酶基因的克隆、表达及功能研究

ω3-脂肪酸脱氢酶是生物体内催化多不饱和脂肪酸合成的关键酶之一,其表达受生物胁迫和非生物胁迫因素的影响。从家蚕蛹中克隆了类ω3-脂肪酸脱氢酶基因(Bm FAD3-like),该基因具有一个长度为1 083 bp的开放阅读框,编码由360个氨基酸残基组成的分子质量为41.5 k D的蛋白质。将该基因克隆到p YES2.0载体,构建重组表达载体p YBm FAD3-like及重组酿酒酵母工程菌株YBm FAD3-like后进行诱导表达,收集菌体提取脂肪酸,经气相色谱检测表明异源表达的重组Bm FAD3-like能够将诱导表达体系中加入的外源底物亚油酸(LA)转化为α-亚麻酸(ALA)。半定量RT-PCR检测Bm FAD3-like基因mRNA几乎在家蚕5龄第3天幼虫的所有组织中都有转录,在5龄幼虫期、蛹期和蛾期的转录水平较高,并且其转录水平受低温(0℃)和真菌(球孢白僵菌Beauveria bassiana)侵染(6~36 h)诱导显著上调。对家蚕蛹体注射siRNA沉默目的基因12~72 h后,Bm FAD3-like mRNA转录水平显著下调。研究结果表明,Bm FAD3-like的表达产物能催化LA在ω3位脱氢生成ALA,并且该基因在蚕体受到低温诱导和真菌侵染等胁迫时显著上调表达,外源siRNA能够介导该基因的沉默,显著下调其转录水平。

Mistic融合蛋白促进ω-3脂肪酸去饱和酶Fat-1在大肠埃希菌中高效表达

目的构建真核膜蛋白ω-3脂肪酸去饱和酶Fat-1基因在大肠埃希菌中的高效表达质粒。方法利用分子克隆技术构建携带Fat-1基因的重组原核表达质粒pET32a-Fat-1和插入膜蛋白表达分子伴侣Mistic基因的pET32a-Mistic-Fat-1;将两种重组质粒转化大肠埃希菌株BL21(DE3),IPTG诱导表达Fat-1蛋白和M110-Fat-1蛋白,通过十二烷基-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)灰度分析其表达量,蛋白免疫印迹法(Western blot)进一步鉴定蛋白表达。结果经酶切鉴定和测序证实成功构建了pET32a-Fat-1和pET32a-Mistic-Fat-1原核表达载体;SDS-PAGE和Western blot证实ω-3脂肪酸去饱和酶Fat-1在原核表达系统中没有明显诱导表达,而M110-Fat-1融合蛋白在大肠埃希菌中获得了高效表达,占全细胞蛋白总量的15%。结论ω-3脂肪酸去饱和酶Fat-1基因与Mistic基因融合表达,实现了在原核宿主中高效表达真核膜整合蛋白ω-3脂肪酸去饱和酶Fat-1。

富含ω-3多不饱和脂肪酸克隆猪制备的关键技术研究

作者综述了制备富含ω-3多不饱和脂肪酸克隆猪的研究意义和国内外的研究现状,并介绍了自己的研究进展。用化学合成的方法获得了Cbriggsae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。通过显微注射的方法制备了转基因小鼠,sFat-1基因能够在转基因小鼠中产生更多更长链的而且更有价值的DHA以及DPA。在确认sFat-1基因功能的基础上,将载体转染到猪胎儿成纤维细胞,利用阳性的细胞克隆通过核移植方式制备富含ω-3多不饱和脂肪酸克隆猪。

我国首次成功获得转ω-1脂肪酸去饱和酶基因猪

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、湖北省农业科学院畜牧兽医研究所和军事医学科学院生物工程研究所通力合作，成功培育出转ω-3脂肪酸去饱和酶基因猪。此种转基因猪肉预计对人类的心血管疾病具有比较重要的预防作用和保健功能。

内源性ω-3多不饱和脂肪酸对AKT/Ras小鼠肝癌细胞抑制作用

目的:探讨ω-3脂肪酸脱氢酶Fat-1基因对细胞脂肪酸谱的影响,并对AKT/Ras癌基因激活小鼠肝癌细胞的抑制作用。方法:通过构建p Lenti-CMV-Fat-1过表达慢病毒载体,使小鼠AKT/Ras肝癌细胞转染Fat-1基因,以p Lenti-CMV-GTP空载体病毒作为对照,观察Fat-1基因对小鼠AKT/Ras肝癌细胞增殖及克隆形成率的影响。Westernblot检测癌基因信号通路p-AKT和p-Erk的表达情况,并检测两组细胞脂肪酸谱的改变情况。结果:Fat-1基因可明显增加细胞ω-3/ω-6脂肪酸的比率,并抑制AKT/Ras癌基因信号通路,抑制肝癌细胞的增殖和克隆形成。结论:Fat-1基因通过增加内源性ω-3多不饱和脂肪酸来抑制AKT/Ras肝癌细胞的增殖。

调节食物中ω-6和ω-3脂肪酸合适比例研究的进展

食物中多不饱和脂肪酸的种类和含量可影响人体内总ω-6和ω-3脂肪酸的比例。而ω-6/-ω3脂肪酸的比例过高与人体某些疾病高发有关,通过食品改良可提高ω-3脂肪酸的水平,降低-ω6/-ω3脂肪酸的比例。

应用PCR-酶切连接法合成全长sFat1基因

人工合成基因在生命科学研究中有着重要的意义,因此基因合成是一项常用技术。长片段基因的合成比较困难,常常因为合成中碱基序列的错配、突变等原因而导致失败。研究者们所熟知的几种现行的方法仍然难以解决该问题。本研究在作者自身的工作经验中建立了一种新的基因合成方法,即PCR-酶切连接法。应用该方法成功地将化学合成的27个寡聚核苷酸片段(每个片段长60～68bp)拼接组装起来,获得了完整的总长为1226bp的基因sFat-1。整个过程仅采用3轮PCR(共7个反应)、2轮的酶切连接(3个反应),而且未曾出现任何偏离预期基因序列的差错。该方法步骤较少,技术简单,出错极少,是合成长基因序列很好的选择。

野生蕉(Musa spp.,AB group)抗寒基因FAD7的分子克隆与功能分析

以福州旗山国家森林公园野生蕉(Musa spp.,AB group)和福建地方著名栽培品种天宝蕉(Musa acuminata,AAA group)叶片为材料,克隆获得ω-3脂肪酸去饱和酶基因FAD7,并对其cDNA序列进行生物信息学分析;同时,进行了低温胁迫下FAD7转录水平变化的研究。结果表明,旗山野生蕉FAD7(命名为MuFAD7-1,GenBank登录号为JX911314)和天宝蕉FAD7(命名为Ma-FAD7-1,GenBank登录号为KF011506)ORF均为1 371 bp,编码456个氨基酸,两者共有22个差异碱基和10个差异氨基酸残基;生物信息学预测显示,香蕉FAD7编码蛋白为亲水性,不含信号肽,定位于叶绿体;在不同低温胁迫下,天宝蕉Ma-FAD7-1转录水平变化小,而旗山野生蕉Mu-FAD7-1在普通香蕉停止的生长临界温度13℃时表达量显著升高,并达到峰值,降至4℃时仍然维持较高水平,进一步验证了野生蕉FAD7可能具有抗寒基因的功能。

体细胞核移植生产转ω-3脂肪酸去饱和酶基因sFat-1克隆猪

转ω-3脂肪酸去饱和酶基因猪在优质猪培育及研究ω-3不饱和脂肪酸预防心血管和癌症疾病中的作用方面有着重大的应用．本研究首次通过体细胞核移植制备了转线虫ω-3脂肪酸去饱和酶基因sFat-1猪．将sFat—1基因转染到大白猪胎儿成纤维细胞，获得转基因阳性细胞克隆，然后以转基因细胞为核供体、体外成熟的猪卵母细胞为核受体构建克隆胚胎，胚胎体外培养或进行移植．先后移植了1889枚1-4细胞期克隆胚胎到10头受体母猪的输卵管内，28天B超检测9头受体母猪妊娠（90％），7头妊娠足月（70％）分娩产下21头仔猪，体细胞克隆猪的效率为1．1％（出生仔猪／移植胚胎）．体细胞克隆猪效率的提高，主要是对克隆胚胎的移植环节进行了改进，比较了受体母猪排卵状况对胚胎移植效率的影响．当受体母猪卵泡发育处于即将排卵或正在排卵阶段，能够获得较高的妊娠率和妊娠足月率（100％），而排卵后移植妊娠足月率为0％．对健康存活15头克隆猪进行了PCR和Southern检测，证实13头为转基因猪，转基因阳性率为87％．RT—PCR检测13头转基因猪，12头表达sFat—1基因．以上结果表明，利用优化的体细胞转基因结合核移植技术，可以成功地批量生产转sFat-1基因的克隆猪．

3种海洋微藻ω-3脂肪酸去饱和酶基因表达影响因素分析

研究了温度、光照和酸碱度对三角褐指藻、小球藻和球等鞭金藻-ω3脂肪酸去饱和酶基因表达的影响。实时定量PCR结果表明,10和15℃的低温处理,降低了3种微藻ω-3脂肪酸去饱和酶基因的表达丰度,提高处理温度至25和30℃（三角褐指藻除外）,则促进该基因的转录;在5 000 lx的光照强度下处理48和72 h,可以提高3种藻类的ω-3脂肪酸去饱和酶基因的表达;酸碱度对3种微藻-ω3脂肪酸去饱和酶基因的表达影响与不同的物种有关,pH 5~9的培养结果显示,酸碱度对三角褐指藻影响较大,球等鞭金藻次之,而对小球藻影响较小。

sFat-1转基因猪对主要传染性疾病易感性的观察

转基因猪可能因为外源基因导入造成体质损伤,健康体质下降的转基因猪对常见疾病的感染比率有可能超过正常生产猪,不仅使猪生产性能下降,也加大对环境传播疾病。转基因猪对主要传染性疾病易感性的观察是转基因猪环境安全性评价的一项重要研究内容。本试验对21头阴性试验对照猪和20头转sFat-1基因猪9种主要传染性疾病的感染情况进行了检测,并对日常饲养疾病感染情况进行了统计。这9种疾病分别是:口蹄疫、猪瘟、蓝耳病、猪伪狂犬病、结核病、猪水泡病、布鲁氏杆菌病、非洲猪瘟、肠病毒性脑脊炎,检测使用ELISA检测试剂盒和核酸扩增检测试剂盒完成。在阴性猪中猪水泡病感染比率为5%,阳性猪感染比率为20%,sFat-1转基因猪对猪水泡病的易感性显著提高,另外8种疾病易感性没有明显差别。阴性成年猪的死亡率为8%,阳性成年猪的死亡率为37%,阳性猪死亡率明显提高。测试结果表明有一部分转sFat-1基因猪体质下降,这种情况与转sFat-1基因猪生理生化指标与繁殖性能测试结果相符合,sFat-1转基因猪对猪水泡病的易感性显著提高是部分转基因阳性猪肝功能受到轻度损伤造成的。

表达sFat-1基因慢病毒载体的构建及病毒生产

为了建立有效地用于转基因动物生产的慢病毒表达系统,以线虫C.briggsae的ω-3脂肪酸去饱和酶基因(sFat-1)为目的基因构建了慢病毒表达载体,通过与慢病毒包装载体PLP1、PLP2和PLP/VSVG一起共转染293FT细胞系生产了慢病毒颗粒,并对其感染哺乳动物细胞NIH3T3细胞系的能力进行了检测。结果表明,该系统所生产的病毒滴度约为5.0×106TU/mL,这种病毒能够感染哺乳动物细胞,说明构建的慢病毒表达系统是有效的,应用其可以生产感染力良好的慢病毒颗粒,并高效地进行sFat-1基因转移。