脂肪酸与基因表达
脂肪酸氧化基因集

脂肪酸氧化基因集脂肪酸氧化基因集是一组在脂肪酸代谢过程中发挥重要作用的基因。
这些基因编码了多种酶和蛋白质,参与调控脂肪酸的摄取、转运、氧化以及合成等关键步骤。
脂肪酸是人体重要的能量来源之一,其代谢异常与多种疾病如肥胖、心血管疾病等紧密相关。
在脂肪酸代谢过程中,脂肪酸首先通过细胞膜上的脂肪酸转运蛋白进入细胞内。
这些转运蛋白包括脂肪酸结合蛋白(FABP)家族和膜蛋白(CD36等)。
它们具有高度亲脂性,能够与脂肪酸结合并将其转运至内质网。
在内质网中,脂肪酸会被酰辅酶A合成酶(ACSL)催化与辅酶A结合,形成酰辅酶A。
酰辅酶A是脂肪酸代谢的重要中间产物,可以进一步参与脂肪酸的氧化过程。
脂肪酸的氧化主要发生在线粒体内。
脂肪酸在线粒体内会被酰基辅酶A去氢酶(ACAD)家族催化,逐步进行氧化反应。
这些酶包括了长链酰基辅酶A去氢酶(LCAD)、中链酰基辅酶A去氢酶(MCAD)和短链酰基辅酶A去氢酶(SCAD)等。
它们的功能主要是将酰基辅酶A氧化为酰基甘油磷酸和丙酮酸等产物。
脂肪酸氧化过程中还涉及到其他一些辅助酶和蛋白质,如脂肪酸转换酶(CPT)、脂肪酸β-氧化酶(HADHB)等。
它们的作用是促进脂肪酸的转运和进一步的氧化反应。
脂肪酸氧化基因集的正常功能对人体健康至关重要。
一些研究发现,脂肪酸氧化基因的突变或异常表达与肥胖、脂肪肝、代谢综合征等疾病的发生和发展密切相关。
因此,对脂肪酸氧化基因的研究有助于深入了解脂肪酸代谢的调控机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和靶点。
脂肪酸氧化基因集在脂肪酸代谢过程中发挥着重要的调控作用。
通过对这些基因的研究,我们可以更好地理解脂肪酸的代谢机制,并为相关疾病的治疗提供新的方向和策略。
希望未来能够有更多的研究关注于脂肪酸氧化基因集,为人类健康作出更大的贡献。
脂肪酸与基因表达..

脂类参考摄入量及食物来源
食物来源:
动物脂肪组织和肉类:主要含饱和脂肪酸和单
不饱和脂肪酸(海生动物和鱼例外);胆固醇
含量较多。
植物油(种子):主要含不饱和脂肪酸(椰子油、
棕榈油例外)。
亚油酸普遍存在于植物油中,α-亚麻酸在豆 油和紫苏籽油、亚麻籽油中较多。
鱼贝类含EPA和DHA较多。
磷脂含量较多的食物为蛋黄、肝脏、大豆、麦
1990年配体诱导转录因子引起过氧化物 酶体增殖的发现开辟了基因表达调控研究 的新领域。 接着,有证据表明PPAR系统可能在脂 质内稳衡调节中起着重要的作用。通过对 过氧化物酶体的增殖作用而被明显识别的 PPAR 主要对啮齿动物发挥这种作用,而 在人类肝脏中对其他基因的调节作用也在 后来的研究中被证实。
不同的组织中PPAR的作用
不同组织中PPAR的作用
PPARα主要在肝脏和肌肉起作用。 PPARγ主要影响脂肪组织和肿瘤细胞中基 因的表达。 动脉内壁中内皮细胞和巨噬细胞对PPARα 和PPARγ都有反应
脂肪酸能够通过脂肪酸转运蛋白质的 作用被摄入细胞。 摄入的脂肪酸在细胞质中可以激活 PPAR,而与之相对应, 视黄酸受体( RXR)可被类维生素A或脂肪酸激活。这两 种激活的核受体形成一异源二聚体,结合 在靶基因启动子的反应元件上。一个额外 的激活作用能够通过对辅激活子的补充而 得到,此辅激活子可以结合到异源二聚体 上。
指肠产生肠抑胃素,使胃蠕动受到Βιβλιοθήκη 制。2.改善食物的感观性状
3.提供脂溶性维生素 脂肪不仅是脂溶性维生素
来源,也可促进其吸收。
脂肪酸的分类及功能
大多数脂肪酸含有偶数碳原子。 基本分子式:CH3 [CH2] n COOH
分类:
脂肪酸氧化检测指标
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脂肪酸氧化检测指标脂肪酸氧化是指脂肪酸分子中的双键被氧化剂氧气攻击而断裂,产生一系列氧化产物的过程。
脂肪酸氧化是生物体内部重要的代谢途径之一,也是食品和生物燃料储存和利用的基础。
本文将从生物体内脂肪酸氧化的意义、检测指标及其相关方法等方面进行探讨。
一、脂肪酸氧化的意义脂肪酸氧化在生物体内发挥着重要的作用。
首先,脂肪酸氧化是能量代谢的重要来源。
在有氧条件下,脂肪酸经过氧化代谢可以产生大量的ATP,为细胞提供所需的能量。
其次,脂肪酸氧化还参与调控脂肪酸合成和分解的平衡。
当细胞内能量充足时,脂肪酸会被合成为三酰甘油储存起来;而当能量需求增加时,脂肪酸会被氧化分解释放能量。
此外,脂肪酸氧化还参与维持胰岛素敏感性和调节胰岛素分泌等重要生理过程。
二、脂肪酸氧化的检测指标脂肪酸氧化的检测指标主要包括氧化产物、酶活性和基因表达等方面。
1. 氧化产物:脂肪酸氧化的主要产物是酮体和过氧化物。
酮体包括酮酸和酮体类物质,过氧化物包括过氧化脂质和过氧化脂醛等。
检测这些氧化产物的含量可以反映脂肪酸氧化的水平。
2. 酶活性:脂肪酸氧化涉及多种酶的参与,如脂肪酸氧化酶、过氧化物酶等。
测定这些酶的活性可以评估脂肪酸氧化的程度和效率。
3. 基因表达:脂肪酸氧化相关基因的表达水平也是评估脂肪酸氧化的重要指标。
通过检测相关基因的mRNA水平或蛋白质表达水平,可以了解脂肪酸氧化途径的激活程度。
三、脂肪酸氧化的检测方法脂肪酸氧化的检测方法多种多样,常用的包括色谱法、质谱法、酶测法和分子生物学方法等。
1. 色谱法:色谱法是一种常用的脂肪酸氧化产物检测方法。
通过气相色谱或液相色谱技术,可以分离和定量酮体和过氧化物等氧化产物。
2. 质谱法:质谱法是一种高灵敏度的分析方法,可用于脂肪酸氧化产物的定性和定量分析。
质谱法通过测量样品中分子的质量和相对丰度,确定氧化产物的类型和含量。
3. 酶测法:酶测法是一种直接测定酶活性的方法。
通过检测酶催化底物转化为产物的速率,可以推断酶的活性水平,从而评估脂肪酸氧化的强度。
脂肪酸合成相关基因
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脂肪酸合成相关基因
脂肪酸合成相关基因有许多,其中最重要的是长链脂酰CoA合成酶1(Long-chain acyl-CoA synthetase 1,ACSL1)。
ACSL1对脂肪酸的激活、转运、降解以及合成起到关键作用。
研究表明,ACSL1可能是调控牛肌内脂肪细胞中不饱和脂肪酸合成的关键基因,且ACSL1基因表达可能受到表观遗传影响。
在牛脂肪细胞中过表达ACSL1基因,可以上调不饱和脂肪酸合成相关基因的表达,如FABP3、PPARγ、SCD1、ACLY和FASN,同时下调CPT1A的表达。
此外,过表达ACSL1基因后牛脂肪细胞中脂滴增加。
除了ACSL1,其他与脂肪酸合成相关的基因还包括E2F1、SP1、KLF15和E2F4等,这些基因位于ACSL1基因核心启动子区域的CpG岛上,协同调控ACSL1基因表达。
如需了解更多相关信息,可以查阅基因方面的书籍或咨询生物领域专业人士获取帮助。
脂肪酸的主要功能
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脂肪酸的主要功能
脂肪酸是一种重要的营养物质,它在人体中具有多种功能。
下面我们来详细了解一下脂肪酸的主要功能。
1. 提供能量
脂肪酸是人体能量的重要来源之一。
当人体需要能量时,脂肪酸会被分解成脂肪酸基和甘油,进入三酰甘油循环,最终被氧化成二氧化碳和水释放出能量。
2. 维持细胞结构和功能
脂肪酸是细胞膜的重要组成部分,它们可以影响细胞膜的流动性和通透性,从而影响细胞的功能。
此外,脂肪酸还可以影响细胞信号传导和基因表达,对细胞的生长和分化起到重要作用。
3. 保护器官和组织
脂肪酸可以保护器官和组织,特别是心脏和大脑。
研究表明,摄入足够的ω-3脂肪酸可以降低心脏病和中风的风险,而ω-6脂肪酸则可以降低炎症反应和免疫系统的过度激活,从而保护器官和组织。
4. 促进生长和发育
脂肪酸对生长和发育也有重要作用。
在胎儿和婴儿期,脂肪酸是大脑和视网膜发育的必需物质。
在儿童和青少年期,脂肪酸可以促进
骨骼生长和发育。
此外,脂肪酸还可以影响性激素的合成和分泌,对性腺发育和生殖健康也有影响。
5. 维持免疫系统健康
脂肪酸对免疫系统的健康也有重要作用。
研究表明,摄入足够的ω-3脂肪酸可以降低炎症反应和免疫系统的过度激活,从而预防炎症性疾病和自身免疫性疾病。
脂肪酸在人体中具有多种重要功能,包括提供能量、维持细胞结构和功能、保护器官和组织、促进生长和发育以及维持免疫系统健康。
因此,我们应该保证摄入足够的脂肪酸,特别是ω-3和ω-6脂肪酸,以维持身体健康。
脂肪酸的合成途径和生物活性研究
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脂肪酸的合成途径和生物活性研究脂肪酸是一类重要的生物分子,它们在生物体内发挥着多种重要的生理功能。
脂肪酸的合成途径和生物活性一直是科学家们关注的热点研究领域。
本文将就脂肪酸的合成途径和生物活性展开探讨。
脂肪酸的合成途径主要发生在细胞质中的胞质基质。
在这个过程中,乙酰辅酶A(Acetyl-CoA)作为起始物质,通过一系列酶催化反应,逐步合成出长链脂肪酸。
这些酶包括乙酰辅酶A羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶、3-酮基辅酶A合成酶等。
这些酶的活性和调控对脂肪酸的合成过程起着至关重要的作用。
脂肪酸的生物活性主要表现在它们对细胞膜的组成和功能的影响上。
脂肪酸的饱和度和链长决定了细胞膜的流动性和稳定性。
饱和脂肪酸会增加细胞膜的稳定性,而不饱和脂肪酸则会增加细胞膜的流动性。
这种调节细胞膜性质的机制对于维持细胞的正常生理功能至关重要。
此外,脂肪酸还参与调节细胞信号传导和基因表达。
脂肪酸通过与细胞膜上的受体结合,影响细胞内的信号传导通路,从而调节细胞的生理反应。
此外,脂肪酸还可以通过调节转录因子的活性,影响基因的表达。
这些基因可能涉及到细胞的增殖、分化和凋亡等重要生理过程。
脂肪酸的合成途径和生物活性研究对于人类健康和疾病的研究具有重要意义。
例如,脂肪酸合成途径的异常可能导致脂肪代谢紊乱,进而引发肥胖和代谢性疾病。
因此,深入研究脂肪酸的合成途径和调控机制,有助于揭示肥胖和代谢性疾病的发病机制,并为相关疾病的治疗提供新的思路和靶点。
此外,脂肪酸的生物活性研究也对药物研发具有重要意义。
脂肪酸作为细胞膜的重要组成部分,对于药物的吸收和转运起着重要作用。
因此,研究脂肪酸对药物的转运和代谢的影响,有助于优化药物的给药途径和提高药物的疗效。
总之,脂肪酸的合成途径和生物活性研究是一个重要的科学领域。
深入研究脂肪酸的合成途径和调控机制,有助于揭示脂肪代谢的调控机制,为肥胖和代谢性疾病的治疗提供新的思路和靶点。
同时,研究脂肪酸对药物的转运和代谢的影响,有助于优化药物的给药途径和提高药物的疗效。
肝型脂肪酸结合蛋白基因的原核表达、纯化和鉴定
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y ANG ib LI Ji g, _ NG a — h e 1 Ha o, U n WA Li n z e, t . a
( pa t n f gie rn H e a iest f b n C n tu to P g De rme t En n ei g, n nUnv ri o Ura o sr cin, g n H e a 6 0 4, ia o y , n n 4 7 4 Ch n )
重 庆 医学 2 1 0 0年 9月 第 3 9卷 第 1 8期
2 7 39
・
论
著 ・
肝 型 脂 肪 酸 结 合 蛋 白基 因 的 原 核 表 达 、 化 和 鉴 定 纯
杨海 波 , 柳 静 , 王莲哲 , 春 丽 , 廖 陈兰英△ ( 南城 建 学 院生物 工程 系, 南平顶 山 4 7 4 ) 河 河 6 O 4
B 2 ( E ) 经 I T 诱 导 表 达 ; 用 亲 和 层 析 、 胶 过 滤 层 析 和 Lpdx 0 0凝 胶 层 析 分 级 纯 化 目的 蛋 白 。 圆二 色谱 分 析 检 测 目 L 1D 3 , P G 应 凝 iie l 0
的 蛋 白 的 二级 结 构 和 热 稳 定 性 。结 果 S SP D AGE 分 析 表 明 , 达 产 物 的 相 对 分 子 质 量 约 为 1 ×1 。 与 理 论 值 相 一 致 ; 用 亲 表 5 O, 应
制 研 究 、 药 物 的 相 互 作 用 提 供 重要 基 础 和研 究依 据 , 与 并将 为 相 关 疾 病 的 治 疗 奠 定 基 础 。 关 键 词 : 型 脂 肪 酸 结 合 蛋 白 ; 核 表 达 ; 化 肝 原 纯
d i1 . 9 9 jis . 6 1 8 4 . 0 0 1 . 0 o :0 3 6 /.sn 1 7 — 3 8 2 1 . 8 0 2
植物脂肪酸的生物合成与基因工程
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植物脂肪酸的生物合成与基因工程
卢善发
(中国科学院植物研究所 北京 !"""#$)
摘要 植物脂肪酸既具重要生理功能,又有巨大食用和工业价值。其生物合成途径较为复杂,涉及乙酰 %&’( 羧化酶、脂肪酸合成酶、脂肪酸去饱和酶和脂肪酸延长酶等一系列酶。近年来,对脂肪酸生物合成 途径进行了大量研究,克隆出许多相关基因,初步阐明了脂肪酸合成规律,并在此基础上开展了利用基 因工程技术调控脂肪酸合成研究,取得可喜进展。本文详细介绍了植物饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和超 长链脂肪酸的生物合成与基因工程研究的新结果。 关键词 植物代谢,脂肪酸,基因工程,生物合成
脂肪酸是生物体基本组成之一,具重要生理功能。它们既是细胞膜脂的主要成分,又 是重要的能源物质,还是一些信号分子的前体。可与其它物质一起,分布于机体表面,防 止机械损伤和热量散发等。此外它还与细胞识别、种特异性和组织免疫等有密切关系。 !"""! 脂肪酸与植物抗寒性
甘油脂中的不饱和脂肪酸是生物膜功能所必需的。在生理温度下,仅含饱和脂肪酸 的极性甘油脂不能在生物膜中形成双分子层排列。在饱和脂肪酸的适当位置引入一定数 目的双键,可增加膜的流动性,这对激活一些结合在膜上的酶是非常重要的,反应了不同 温度下生物膜流动性的维持能力。当催化不饱和脂肪酸合成的酶发生突变时,植物体内 不饱和脂肪酸减少,抗寒性减弱。如拟南芥叶绿体 !"#$#棕榈酰去饱和酶和!!&0去饱和 酶基因的突变体 %&’( 和 %&’),在 低 温 下 叶 片 黄 化、生 长 变 缓、叶 绿 体 形 成 也 发 生 改 变 (#123456773 和 8419:3,!;;!)。同样,其微粒体!!&0去饱和酶基因突变体 %&’$ 的耐低温能 力也减弱(8419:3 等,!;;);’6<=37 和 8419:3,!;;&)。 !"""" 脂肪酸与植物抗病性
脂肪酸的结构与生物学功能

脂肪酸的结构与生物学功能脂肪酸是一类重要的有机化合物,广泛存在于自然界和生物体中。
它们是生物体能量的重要来源,同时也参与了许多重要的生物学功能。
本文将介绍脂肪酸的结构特点和其在生物学中的重要功能。
一、脂肪酸的结构特点脂肪酸是由碳、氢和氧元素构成的羧酸,其化学式通常表示为CnH2n+1COOH。
其中,n代表碳链的长度,通常为4至36个碳原子。
根据碳链中的双键数目,脂肪酸可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。
(1)饱和脂肪酸:饱和脂肪酸的碳链中没有双键,所有碳原子上都与氢原子饱和相连。
常见的饱和脂肪酸有硬脂酸、棕榈酸等。
饱和脂肪酸在室温下常呈固态。
(2)不饱和脂肪酸:不饱和脂肪酸的碳链中含有一个或多个双键,导致碳链上的氢原子数目较少。
根据碳链上双键的位置,不饱和脂肪酸又可分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。
单不饱和脂肪酸的碳链中只有一个双键,常见的有油酸、亚油酸等。
多不饱和脂肪酸的碳链中含有两个或两个以上的双键,例如二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)。
不饱和脂肪酸在室温下通常呈液态。
二、脂肪酸的生物学功能脂肪酸具有多种重要的生物学功能,下面将介绍其中几个方面。
(1)能量来源:脂肪酸是生物体主要的能量来源之一。
当人体需要能量时,脂肪酸储存在脂肪组织中的三酰甘油形式会被水解为脂肪酸和甘油,脂肪酸经过分解和氧化代谢后释放能量。
(2)细胞膜的组成:脂肪酸是细胞膜的主要组成成分之一。
细胞膜双层由疏水的脂质分子构成,其中脂肪酸的疏水性质决定了细胞膜的完整性和功能。
(3)信号传导:脂肪酸通过其代谢产物参与多种信号传导过程。
例如,一些不饱和脂肪酸的代谢产物能够调节细胞凋亡、发炎反应等重要的细胞信号通路。
(4)脂溶性维生素的运输:脂肪酸与脂溶性维生素(如维生素A、D、E和K)结合,参与其吸收和转运过程。
脂肪酸的转运帮助维生素达到细胞需要的位置,并参与维生素的代谢。
(5)基因表达的调控:脂肪酸通过与转录因子相互作用,参与基因表达的调控。
营养素对基因表达的调控
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一.营养素对基因表达的调控机制1.营养素对基因表达作用特点几乎所有营养素对基因表达都有调节作用。
其作用特点是一种营养素可调节多种基因的表达;一种基因表达又受多种营养素调节。
一种营养素不仅可对其本身代谢途径所涉及的基因表达进行调节,还可影响其他营养素代谢途径所涉的基因表达。
营养素不仅可影响细胞增殖、分化及机体生长发育有关的基因表达,而且还可对致病基因表达产生重要调节作用。
2.营养素对基因表达调控水平营养素可在基因表达所有水平,包括转录前、转录、转录后、翻译和翻译5个水平上对其进行调节,虽不同营养素各有其重点或专一调节水平,但绝大多数营养素对基因表达调节在转录水平。
3.营养素对基因表达调控途径营养素本身及其代谢产物可作为信号分子,作用于细胞表面受体或直接作用于细胞内受体,激活细胞信号转导系统,并与转录因子相互作用激活基因表达,或直接激活基因表达。
主要途径:1cAMP蛋白激酶途径;2酪氨酸激酶系统,以上2个途径主要是通过对某些转录因子和/或辅助因子磷酸化和去磷酸化作用,影响这些因子激活基因转录的活性;3离子通道;4和/或磷酸肌苷酸介导的途径;5细胞内受体途径,细胞内受体可以是催化反应酶,也可以是基因表达调控蛋白。
大多数营养素对基因表达调控通过细胞内受体途径实现。
实际上,营养素对基因表达调控过程相当复杂,可简化为下列步骤:辅助激活因子(可有可无)营养素→细胞内受体→配体受体结合——————————————→DNA特异反应元件→基因表达∣↓ 磷酸化或去磷酸化↑ ↑∣调节活性蛋白——————————————————∣↓ 增强或降低表达∣转录因子基因—————————————————————————————转录因子(三)营养素对基因表达调控1.碳水化合物对基因表达调控对许多基因表达有调控作用,主要在碳水化合物在胃肠消化成葡萄糖及吸收入血后,葡萄糖刺激脂肪组织、肝、胰岛β细胞中脂肪酶合成体系和糖酵解酶基因转录。
棉花4个脂肪酸合成相关基因的克隆和表达特征分析
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作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(12): 2084−2090/zwxb/ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@本研究由国家重大基础研究计划项目(973计划) (2007CB108805)和教育部高等学校学科创新引智计划项目(111计划)(B08025)资助。
*通讯作者(Corresponding author): 郭旺珍, E-mail: moelab@Received(收稿日期): 2010-05-24; Accepted(接受日期): 2010-08-02.DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.02084棉花4个脂肪酸合成相关基因的克隆和表达特征分析董 佳 魏利斌 胡 艳 张天真 郭旺珍*南京农业大学 / 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095摘 要: 脂肪酸合成相关代谢在控制油的合成和抗非生物胁迫中均起着重要作用, 其脂肪酸合成相关基因的时空表达水平直接影响油的含量和脂肪酸合成相关酶的活性。
本研究克隆了4个脂肪酸合成相关基因, 分别命名为GhKASII 、GhKASIII 、GhFAD 和GhGPAT , 其中GhKASIII 、GhFAD 和GhGPAT 基因cDNA 全长通过电子克隆和同源克隆得到。
而GhKASII 通过筛库和5′RACE 途径得到。
组织表达分析表明, 上述4个基因在根、茎、叶及纤维发育不同时期均有表达, 属于组成性表达基因。
其中GhKASII 、GhKASIII 在25 DPA 种子中表达量最高, GhGPAT 在0 DPA 胚珠和15 DPA 纤维中表达量很高, GhFAD 在0 DPA 胚珠, 15 DPA 种子, 20 DPA 纤维中表达量均很高。
不同非生物胁迫的诱导表达分析表明, 上述4个基因均不同程度被茉莉酸甲酯, ABA, 创伤和冷害等逆境诱导表达。
脂肪酸分解相关基因

脂肪酸分解相关基因脂肪酸分解是人体内一种重要的代谢过程,它能够将脂肪酸转化为能量,为身体提供必要的能量来源。
而脂肪酸分解相关基因则是参与这一过程的重要基因,它们能够调节脂肪酸的代谢和利用,对身体健康具有重要的影响。
脂肪酸分解相关基因主要包括ACADM、ACADS、ACADVL、CPT1A、CPT2、HADHA、HADHB等。
这些基因编码的酶能够参与脂肪酸的β氧化过程,将脂肪酸分解为乙酰辅酶A,从而为身体提供能量。
同时,这些基因还能够调节脂肪酸的合成和利用,对身体脂肪代谢的平衡具有重要的作用。
研究表明,脂肪酸分解相关基因的突变或多态性与多种代谢性疾病的发生有关。
例如,ACADM基因的突变会导致中链脂肪酸脱氢酶缺乏症,表现为低血糖、呕吐、代谢性酸中毒等症状。
CPT1A和CPT2基因的突变则会导致肌肉疾病和心脏病等疾病的发生。
因此,对脂肪酸分解相关基因的研究不仅有助于深入了解脂肪代谢的机制,还能够为相关疾病的诊断和治疗提供重要的参考。
除了基因突变外,环境因素也能够影响脂肪酸分解相关基因的表达。
例如,饮食中脂肪酸的种类和含量、运动等因素都能够影响这些基因的表达。
因此,通过调节饮食和运动等生活方式,能够有效地影响脂肪酸分解相关基因的表达,从而调节身体脂肪代谢的平衡。
总之,脂肪酸分解相关基因是身体脂肪代谢的重要调节因素,对身体健康具有重要的影响。
通过深入研究这些基因的功能和表达调节机制,能够为相关疾病的预防和治疗提供重要的参考。
同时,通过调节生活方式,也能够有效地影响这些基因的表达,从而调节身体脂肪代谢的平衡,保持身体健康。
生物化学基础7不饱和脂肪酸

不饱和脂肪酸的合成酶与代谢酶的研究
总结词
不饱和脂肪酸的合成酶与代谢酶在调控不饱和脂肪酸水 平中发挥重要作用。
详细描述
不饱和脂肪酸的合成需要特定的酶的催化,如脂肪酸合 酶、去饱和酶等。这些酶的活性受到多种因素的调节, 如营养物质、激素等。研究这些酶的活性与表达有助于 深入了解不饱和脂肪酸的合成与代谢机制。
不饱和脂肪酸与健康
不饱和脂肪酸与心血管健康
降低胆固醇
不饱和脂肪酸可以降低低密度脂蛋白(LDL)胆固 醇水平,从而降低心血管疾病的风险。
抗血小板聚集
不饱和脂肪酸具有抗血小板聚集作用,有助于预 防血栓形成和动脉粥样硬化。
保护心脏
不饱和脂肪酸可以改善心脏功能,减少心肌梗死 和心绞痛的风险。
不饱和脂肪酸与糖尿病
ω-氧化
某些不饱和脂肪酸在特定的氧化酶作 用下,在碳链末端氧化生成羟基脂肪 酸或环氧化脂肪酸。
不饱和脂肪酸与能量代谢的关系
提供能量
不饱和脂肪酸是生物体的主要能源物质之 一,通过β-氧化途径释放能量供机体使用。
VS
调节能量平衡
不饱和脂肪酸通过影响激素的分泌和代谢 酶的活性,调节能量平衡和代谢过程。
04
生物化学基础7:不饱和脂肪酸
• 不饱和脂肪酸简介 • 不饱和脂肪酸的化学结构 • 不饱和脂肪酸的生物合成与代谢 • 不饱和脂肪酸与健康 • 不饱和脂肪酸的摄入建议 • 不饱和脂肪酸的研究进展
01
不饱和脂肪酸简介
定义与分类
定义
不饱和脂肪酸是指碳碳双键上的氢原 子数目不足的脂肪酸。
分类
根据双键的数量,不饱和脂肪酸可以 分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪 酸。
不饱和脂肪酸在生物体内的功能
01
脂肪酸对基因表达的影响及调控

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

㊀山东农业科学㊀2023ꎬ55(4):11~23ShandongAgriculturalSciences㊀DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2023.04.002收稿日期:2022-07-19基金项目:山东省农业良种工程项目(2020LZGC002)ꎻ国家自然科学基金项目(31901422)ꎻ山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2021A46)作者简介:陈义珍(1990 )ꎬ女ꎬ助理研究员ꎬ主要从事棉花抗衰老及遗传育种研究ꎮE-mail:chenyizhen0@126.com通信作者:柳展基(1972 )ꎬ男ꎬ研究员ꎬ主要从事棉花遗传育种研究ꎮE-mail:scrcliuzhanji@sina.com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陈义珍ꎬ李浩ꎬ傅明川ꎬ王立国ꎬ刘任重ꎬ柳展基(农业部黄淮海棉花遗传改良与栽培生理重点实验室/山东省农业科学院经济作物研究所ꎬ山东济南㊀250100)㊀㊀摘要:膜结合脂肪酸去饱和酶(fattyaciddesaturaseꎬFAD)是生物合成不饱和脂肪酸的关键酶ꎮ本研究以陆地棉基因组数据为基础ꎬ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ꎮ结果表明ꎬ陆地棉基因组中共含有37个FAD基因ꎬ进化分析发现这些基因分为4个亚家族ꎬ各亚家族成员数量不一ꎬ但相同亚家族成员含有相似的基因结构和保守基序ꎮ共线性分析发现28对复制基因全为片段复制基因ꎬ且都经历了严格的纯化选择作用ꎮ此外ꎬ在陆地棉FAD基因的启动子区域ꎬ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ꎮ转录组分析表明ꎬ陆地棉FAD基因家族响应干旱和盐胁迫ꎬ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ꎮ本研究结果为进一步解析FAD家族基因的功能奠定了基础ꎮ关键词:陆地棉ꎻ膜结合脂肪酸去饱和酶ꎻ全基因组鉴定ꎻ生物信息学分析ꎻ基因表达ꎻ干旱和盐胁迫ꎻ褪黑素中图分类号:S562:Q78㊀㊀文献标识号:A㊀㊀文章编号:1001-4942(2023)04-0011-13Genome ̄WideIdentificationandExpressionAnalysisofMembrane ̄BoundFattyAcidDesaturaseGeneFamilyinUplandCotton(GossypiumhirsutumL.)ChenYizhenꎬLiHaoꎬFuMingchuanꎬWangLiguoꎬLiuRenzhongꎬLiuZhanji(KeyLaboratoryofCottonBreedingandCultivationinHuang ̄Huai ̄HaiPlainꎬMinistryofAgricultureandRuralAffairs/InstituteofIndustrialcropsꎬShandongAcademyofAgriculturalSciencesꎬJinan250100ꎬChina)Abstract㊀Membrane ̄boundfattyaciddesaturases(FADs)arethekeyenzymesforthebiosynthesisofunsaturatedfattyacids.InthisstudyꎬthewholegenomeofFADgenefamilywasidentifiedanditsevolutionwasanalyzedbybioinformaticsmethodbasedonthegenomicdataofuplandcotton(GossypiumhirsutumL.).Theresultsshowedthattherewere37FADgenesintheuplandcottongenome.PhylogeneticanalysesindicatedtheseFADgenesweredividedintofoursubfamiliesꎬandeachcontaineddifferentnumbersofFADgenesꎬbutthemembersinthesamesubfamilycontainedsimilargenestructureandconservedmotifs.Collinearanalysisrevealedthatallthe28pairsofreplicatorswerefragmentreplicatorsandhadundergonerigorouspurificationandselection.Inadditionꎬabundantcis ̄actingelementsrelatedtophytohormonesignalingandstressresponseswereidentifiedinthepromoterregionsofFADgenes.TranscriptomeanalysisshowedthattheFADgenefamilyofuplandcottonrespondedtodroughtandsaltstressꎬandquantitativePCRanalysisshowedthatexogenousmelatoninsignificantlyaffectedtheFADgeneexpression.TheresultsofthisstudylaidafoundationforfurtherfunctionalanalysisofFADfamilygenes.Keywords㊀UplandcottonꎻMembrane ̄boundfattyaciddesaturaseꎻGenome ̄wideidentificationꎻBioin ̄formaticsanalysisꎻGeneexpressionꎻDroughtandsaltstressꎻMelatonin㊀㊀脂肪酸去饱和酶(fattyaciddesaturaseꎬFAD)能够在脂肪酸链的特定位置引入双键ꎬ是产生不饱和脂肪酸的关键酶[1ꎬ2]ꎮ植物中的不饱和脂肪酸主要包括油酸㊁亚油酸㊁亚麻酸和花生四烯酸等ꎬ不仅是储藏油脂的重要组分ꎬ还是植物细胞膜脂的主要成分[3]ꎮFAD包括FAD2㊁FAD3㊁FAD4㊁FAD5㊁FAD6㊁FAD7和FAD8ꎬ其中FAD2和FAD6为ω-6(也称Δ12)去饱和酶ꎬ能够在油酸脂肪酸链的Δ12处引入第二个氢键ꎬ催化油酸转变为亚油酸ꎻFAD3㊁FAD7和FAD8为ω-3(Δ15)去饱和酶ꎬ能够在亚油酸脂肪酸链的Δ15处添加第三个氢键ꎬ进而产生亚麻酸ꎻFAD4㊁FAD5和FAD6的催化底物为棕榈酸[4ꎬ5]ꎮ1992年ꎬArondel等从拟南芥中图位克隆了FAD3基因[6]ꎬ其后FAD基因相继在油菜㊁水稻㊁大豆㊁玉米等作物中被分离[7]ꎮ棉花是世界上最重要的天然纤维作物ꎬ同时也是重要的食用油和蛋白来源[8]ꎮ棉仁中油分含量高达30%~40%ꎬ棉籽油富含多种不饱和脂肪酸ꎬ其中油酸和亚油酸含量约占80%ꎮFAD2是脂肪酸去饱和反应的限速酶ꎬ决定了油脂中油酸和亚油酸的比例和油脂品质ꎬ抑制FAD2基因的表达ꎬ能够降低Δ12-脂肪酸去饱和酶的活性ꎬ致使种子中油酸含量增加ꎮ利用TALENs技术靶向敲除大豆FAD2-1A和FAD2-1B基因ꎬ纯合双基因突变体的油酸含量显著上升ꎬ由20%提高到80%ꎬ而亚油酸含量大幅下降ꎬ由50%降至4%[9ꎬ10]ꎮLiu等利用RNAi技术抑制棉花FAD2-1基因的表达ꎬ获得的棉花高油酸品系High-Ole ̄ic和Mono-Cott的油酸含量分别达到77%和81%[11]ꎮ近年来ꎬ棉花基因组研究进展迅速ꎬ二倍体棉种雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)以及四倍体棉种陆地棉(AD1)和海岛棉(AD2)的基因组相继被破译[12-15]ꎬ为利用生物信息学在全基因组范围内进行重要基因家族的鉴定和分析提供了可能ꎮ目前ꎬ已知拟南芥基因组中含有17个FAD基因ꎬ水稻中有10个ꎬ油菜中多达84个[16]ꎮ在雷蒙德氏棉基因组中ꎬLiu等鉴定了19个FAD基因[4]ꎮ然而ꎬ陆地棉中FAD基因家族的系统分析尚未见报道ꎮ本研究利用最新发布的陆地棉标准系TM-1的基因组数据[14]ꎬ对膜结合FAD基因家族进行全基因组鉴定ꎬ分析其基因结构㊁染色体定位㊁保守基序㊁基因复制和顺式作用元件ꎬ并分析其在干旱胁迫㊁盐胁迫及施加外源褪黑素下基因的表达模式ꎬ为进一步研究棉花FAD基因家族各成员的功能奠定基础ꎮ1㊀材料与方法1.1㊀供试材料供试陆地棉(GossypiumhirsutumL.)品种为K836ꎬ种子由本实验室保存ꎮ采用1/2Hoagland营养液水培法将棉花幼苗培养至两叶一心ꎮ用100μmol/L褪黑素进行处理ꎬ分别于处理后0㊁3㊁6㊁12h对棉花叶片进行取样ꎬ每个样品3次生物学重复ꎬ置于液氮中冻存备用ꎮ1.2㊀陆地棉FAD基因鉴定与注释陆地棉标准系TM-1的基因组序列数据来自于CottonFGD数据库[17](http://www.cottonfgd.org/)ꎮ利用拟南芥的17个FAD基因的氨基酸序列作为查询序列ꎬ检索棉花基因组蛋白数据库(BlastpꎬEɤe-10)ꎮ同时ꎬ从Pfam数据库(http://pfam.xfam.org/)下载FAD蛋白保守结构域FA_desaturase(PF00487)的隐马尔可夫模型文件ꎬ利用HMMER3.0软件搜索陆地棉的蛋白数据库[18]ꎮ将获得的候选序列提交Pfam和SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)数据库ꎬ确认是否具有FAD蛋白保守结构域ꎮ利用ExPASy(https://web.expasy.org/compute_pi/)分析棉花FAD基因家族成员的分子量和等电点[19]ꎮ利用CELLO(http://cello.life.nctu.edu.tw/)对棉花FAD基因家族成员进行亚细胞定位预测[20]ꎮ1.3㊀陆地棉FAD的系统进化和染色体定位分析利用ClustalW软件对拟南芥和陆地棉FAD蛋白序列进行多重序列比对ꎬ利用MEGA-X软件中的邻接法(neighbor-joiningꎬNJ)构建系统进化树ꎬBootstrap值设置为1000[21]ꎮ根据陆地棉基因组提供的基因注释信息ꎬ获得FAD基因在各染色体上的位置ꎬ利用MapChart2.32软件绘制其染色体分布图[22]ꎮ21山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀1.4㊀陆地棉FAD基因结构、保守基序和上游顺式作用元件分析首先从棉花基因组注释文件(gff文件)获得FAD基因的DNA和cDNA信息ꎬ利用GSDS2.0软件(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)绘制棉花FAD基因家族成员的基因结构图[23]ꎻ利用在线软件MEME(http://meme-suite.org/tools/meme)分析FAD蛋白的保守基序[24]ꎬ基序数值设定为10ꎮ利用陆地棉基因组数据ꎬ提取FAD基因转录起始位点上游1500bp序列ꎬ在PlantCARE数据库(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)中检索ꎬ鉴定上游启动子区域可能存在的顺式作用元件[25]ꎮ1.5㊀陆地棉FAD基因复制分析利用MCScanX软件分析陆地棉基因组内的同源基因[26]ꎬ如比对上的序列长度超过长序列长度的75%且序列的相似性超过75%ꎬ则认为此同源基因为复制基因ꎬ并利用可视化工具Circos(ht ̄tp://circos.ca/)展示复制的同源关系[27ꎬ28]ꎮ采用KaKs_Calculator2.0计算复制基因的Ka(非同义替换率)和Ks(同义替换率)值ꎬ通过Ka/Ks值分析环境选择压力[29]ꎮ1.6㊀RNA-seq分析利用前期试验得到的陆地棉干旱(PEG)和盐胁迫(NaCl)处理3㊁6㊁12㊁24h后的转录组数据(未发表)ꎬ筛选得到FAD基因表达量数据ꎮ利用FPKM(fragmentsperkilobaseofmillionmappedreads)对原始表达数据进行标准化处理ꎬ并利用TBtools软件绘制表达量热图ꎮ以log2(FC)绝对值大于1为差异基因的筛选标准ꎮ1.7㊀基因表达分析采用北京艾德莱生物科技(Aidlab)有限公司植物RNA快速提取试剂盒(RN3802)提取叶片总RNAꎬ分别取1μg总RNA进行反转录ꎬ反应体系和操作程序参照TRUEscriptRTMasterMix(On ̄eStepgDNARemoval)一步法基因组清除反转录试剂盒(PC70)说明ꎮ将反转录产物稀释10倍ꎬ选择Ubiquitin(GenBankNo.AY189972)基因作为内参基因ꎬ进行定量RT-PCRꎬ所用引物见表1ꎬ由北京六合华大基因科技有限公司合成ꎮ选用㊀㊀表1㊀定量PCR引物序列序号基因正向引物(5ᶄ-3ᶄ)反向引物(3ᶄ-5ᶄ)1GH_A01G1380GGGAGCTTTATCGACCGTGGACGAGCCACGTGTATGCGGGTTAT2GH_A01G1382GTTTCCAGCGCTCCGTTTTACGGACCCAAACGCCGGTCAAAATC3GH_A04G1111ACCTTTGGAACAGAAGTCCGGGTCTTTTCGTTCGGTCGGGACAA4GH_A05G0424GCCAAGGTGCCATCTCAGGAAATGGGTTGCTGAGAATCCTTGCC5GH_A05G1248AAACTCTGGCCATCCAGACTCGAAGCCGACACTTTCCCATTGCT6GH_A07G1144CATGGGTTCCGTTGCCTGAGAAACACGGGGAATGCAAATAGGGG7GH_A07G1522AGTGCGGAAGAGCTGAAAGAGCCCAGGGTGATACGCCAGAAAGG8GH_A09G1076GGGACCATGTTTTGGGCTGTCTCGGACATCGGAACCCAAGACTC9GH_A10G2629TCACCATGGTCATGACGAGAAGCATCCCGATCAAGCGTCGTAAGC10GH_A11G0968GGCTTGTCACGGAGTTCTCCAACCCACACGCTATCGCATCTCAA11GH_A11G3588ATGCAGAAGAGCGATCCGTGACTCTTTCGTCAGCTTGCTCCCAC12GH_A12G1258ACCCCACTCTTAAATCTCGCCGAGGTATTGCCAAGCTGTGGTGG13GH_A13G0678CACCAGTACGCCATTACTGCGAAACACGTGGGATGGACCAACTG14GH_A13G2126TATAGGCCACGATTGCGCTCACGTGCCTGTCATGCTTAAACCGC15GH_D01G1464GCGCTCCGTTTTACGCTCATTCACGTTGGAGAGAGCCTGAGGAA16GH_D04G1454ATCATGGCACCCGTTGTCTGAGGGTCGAAGTGCGAACCACTCTT17GH_D05G0426GTTTCCAAGGTTGCCAAGGTGCCTGCAAGGCTGCTGATCGAAGA18GH_D06G1474AGGTGAAGGAGATTGCTCCCGAAGGGCCGATACTCCGATCCATT19GH_D07G1125GAAACTCGACACCAGTACGCGACTTTGCCTGGGCTTCTATGCCA20GH_D07G1526GTATCACCCTGGAACGGCTTGGGTGCCCACACGCTATCACATCT21GH_D08G2811CGACAAGAAAGGACACGGGACACACCATCCCATGCTGATCCCAG22GH_D09G1028ACAGCAACTTGTTTGCTCCCCACTTCTGCTCGTATCCGTGGTGG23GH_D10G2734GAAGCTACCGAAGCAGCAAAGCACACGACATCACCAATGTCACTCA24GH_D11G0999AGGCTTGTCACGGAGTTTTCCACCCACACGCTATCGCATCTCAA25GH_D11G3608TGCAACACACTCACCCTGCATTGCCTTTGTTGCTTCCATTGCGT26UbiquitinAAGACCTACACCAAGCCCAAGACACTCCGCATTAGGACACTC31㊀第4期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等: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Aidlab公司的2ˑSybrGreenqPCRMix试剂盒ꎬ反应体系为20μL:2ˑSYBRqPCRMix10μLꎬ基因特异性上下游引物各0.4μL(10μmol/L)ꎬ模板cDNA0.8μLꎬ补ddH2O至20μLꎮ使用Ther ̄moFisherScientificQuantStudio5荧光定量PCR仪ꎬ反应程序:95ħ预变性3minꎻ95ħ15sꎬ60ħ15sꎬ40个循环ꎻ熔点曲线程序为95ħ15sꎬ60ħ1minꎬ95ħ15sꎮ每个样品进行3次重复试验ꎬ采用2-әәCt法计算基因的表达量ꎮ利用Graphpad进行差异显著性分析ꎮ2㊀结果与分析2.1㊀陆地棉FAD基因家族成员的鉴定在陆地棉基因组中共鉴定出37个FAD基因(表2)ꎬ均含有保守的FA_desaturase结构域(PF00487)ꎮFAD蛋白的氨基酸序列长度差异较大ꎬGH_A13G0678最短ꎬ为308个氨基酸ꎬ而GH_A10G2629和GH_D10G2734最长ꎬ均为450个氨基酸ꎻGH_A13G0678的分子量最小ꎬ为35.41kDaꎬGH_A12G1258的分子量最大ꎬ为51.87kDaꎻFAD蛋白的等电点差异较大ꎬGH_D06G1474的等电点最小ꎬ为6.95ꎬ其余FAD蛋白的等电点均在7.29及以上ꎬ为碱性ꎬ以GH_D05G1245的等电点最大(9.37)ꎮ大多数FAD蛋白定位在内质网和质膜上ꎬ少数FAD蛋白位于叶绿体中ꎬ仅GH_D12G1274位于溶酶体中(表2)ꎮ㊀㊀表2㊀陆地棉FAD基因家族基本信息基因染色体定位亚家族外显子数量氨基酸序列长度分子量(kDa)等电点亚细胞定位GH_A01G1380A01:52437258-52438409Omega138344.378.97内质网GH_A01G1382A01:52793676-52794827Omega138344.379.06内质网GH_A01G2453A01:117661885-117664879Omega842749.538.17叶绿体GH_A04G1111A04:76679855-76681857Omega844650.968.47叶绿体GH_A05G0424A05:3932284-3933627Front-end144751.168.43质膜GH_A05G1248A05:11342468-11344453First540546.289.26质膜GH_A06G1435A06:89146264-89147952Sphingolipid233038.407.29质膜GH_A07G1144A07:18014579-18016280Omega837643.508.84内质网GH_A07G1522A07:30432512-30433855Front-end144751.188.36质膜GH_A08G2818A08:124577528-124578871Front-end144751.208.64质膜GH_A09G1076A09:62957866-62959614Omega838845.039.05内质网GH_A10G0260A10:2147390-2149449Sphingolipid233138.628.82质膜GH_A10G2629A10:114411673-114414288Omega845051.198.91叶绿体GH_A11G0968A11:8764840-8766183Front-end144751.388.94质膜GH_A11G3588A11:119680980-119682134Omega138444.258.96内质网GH_A12G1258A12:80872680-80875034Front-end244951.877.98质膜GH_A13G0678A13:14253433-14255056Omega830835.418.69质膜GH_A13G2126A13:105045570-105049386Omega1044551.599.09叶绿体GH_A13G2423A13:108609376-108610533Omega138544.069.09内质网GH_D01G1463D01:30783164-30784315Omega138344.288.94内质网GH_D01G1464D01:30824751-30825902Omega138344.189.04内质网GH_D01G2529D01:64245406-64248408Omega843550.407.42叶绿体GH_D04G1454D04:47832920-47834919Omega844650.728.52叶绿体GH_D05G0426D05:3419790-3421133Front-end144751.208.68质膜GH_D05G1245D06:10327204-10329142First538644.249.37质膜GH_D06G1474D07:44774892-44776562Sphingolipid233038.356.95质膜GH_D07G1125D07:14029866-14031568Omega837643.568.83内质网GH_D07G1526D07:22737990-22739333Front-end144751.198.55质膜GH_D08G2811D08:68604570-68605913Front-end144751.278.61质膜GH_D09G1028D09:35497454-35499216Omega838845.119.05内质网GH_D10G0273D10:2157515-2159474Sphingolipid232337.797.30质膜GH_D10G2734D10:66260614-66263295Omega845051.158.91叶绿体GH_D11G0999D11:8288982-8290325Front-end144751.378.94质膜41山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀㊀㊀表2(续)基因染色体定位亚家族外显子数量氨基酸序列长度分子量(kDa)等电点亚细胞定位GH_D11G3608D11:69715461-69716615Omega138444.279.04内质网GH_D12G1274D12:39933619-39935960Front-end339545.137.30溶酶体GH_D13G2107D13:59015821-59019626Omega1044251.329.17叶绿体GH_D13G2414D13:62456454-62457605Omega138343.898.95内质网2.2㊀陆地棉FAD基因的系统进化和染色体定位分析为了研究陆地棉FAD基因家族成员之间的进化关系ꎬ我们利用陆地棉和拟南芥FAD蛋白序列构建了系统进化树ꎮ按照亲缘关系的远近ꎬ将陆地棉FAD基因家族分为4个亚家族ꎬ分别为First㊁Sphingolipid㊁Front-end和Omega亚家族(图1)ꎮ4个亚家族中的FAD成员数量差异较大ꎬ其中ꎬFirst亚家族中陆地棉FAD成员最少ꎬ仅有2个ꎬ而拟南芥FAD成员多达9个ꎻSphingolipid亚家族中仅含有1个拟南芥FAD成员ꎬ却含有4个陆地棉成员ꎻFront-end亚家族中陆地棉和拟南芥的FAD成员分别为10个和2个ꎻOmega亚家族中陆地棉FAD成员数量最多ꎬ为21个ꎬ拟南芥FAD成员为5个ꎮ图1㊀陆地棉FAD基因家族的系统进化树51㊀第4期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等: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㊀㊀根据陆地棉标准系TM-1的基因组注释信息ꎬ将37个FAD基因定位在22条染色体上ꎬ其中A01㊁A13和D01染色体上分别含有3个FAD基因ꎻA05㊁A07㊁A10㊁A11㊁D05㊁D07㊁D10㊁D11和D13染色体上分别含有2个FAD基因ꎻ其余10条染色体上分别含有1个FAD基因(图2)ꎮ图2㊀陆地棉FAD基因家族的染色体分布2.3㊀陆地棉FAD基因结构和保守基序分析陆地棉FAD基因4个亚家族呈现不同的结构特征(图3)ꎮFirst亚家族的FAD成员具有相同的基因结构ꎬ均含有5个外显子ꎻSphingolipid亚家族的FAD基因亦具有相同的基因结构ꎬ均含有2个外显子ꎻFront-end亚家族的基因结构也比较保守ꎬ10个FAD成员中ꎬ8个FAD基因含有1个外显子ꎬ其余2个FAD成员含有2个或3个外显子ꎻOmega亚家族的基因结构存在3种方式ꎬ11个FAD成员含有8个外显子ꎬ2个成员含有10个外显子ꎬ剩余的8个成员含有1个外显子ꎮ利用MEME分析陆地棉FAD蛋白的保守基序ꎬ共发现3个保守组氨酸基序(Histidine-box1㊁Histidine-box2和Histidine-box3)ꎬ但不同亚家族成员的组氨酸基序的序列不同(图4)ꎮOmega亚家族的Histidine-box1为H[D/E]C[G/A]HꎬHis ̄tidine-box2为H[R/D][R/T/I]HHꎬHistidine-box3为H[V/I][I/A/P]HHꎬ尽管中间的氨基酸残基不同ꎬ但两侧均为保守的组氨酸残基ꎮFront-end亚家族的Histidine-box1和Histidine-box2序列十分保守ꎻHistidine-box3为Q[L/I/V]EHHꎬ其起始氨基酸为谷酰胺ꎮSphingolipid亚家族成员的3个组氨酸基序都十分保守ꎬ且基序两侧皆为保守的组氨酸ꎮFirst亚家族Histidine-box3为典型的组氨酸基序ꎬHistidine-box1的最后一个氨基酸残基为亮氨酸ꎬ而Histidine-box2不具有典型的组氨酸基序特征ꎮ2.4㊀陆地棉FAD基因复制分析基因复制在基因家族扩张过程中发挥重要作用ꎮ利用MCScanX对陆地棉基因组中的基因复制事件进行分析ꎬ发现FAD基因家族共存在28对片段复制基因ꎬ无串联复制基因ꎮ其中ꎬ21对基因复制发生在A和D亚基因组之间ꎬ4对发生在A亚基因组之内ꎬ剩余3对发生在D亚基因组之内(图5)ꎬ表明片段复制是棉花FAD基因家族扩张的主要方式ꎮ随后ꎬ利用KaKs_Calculator分析复制基因的Ka/Ks值ꎬ结果显示所有复制基因的Ka/Ks值均小于0.55(表3)ꎮ61山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀图3㊀陆地棉FAD基因结构分析图4㊀陆地棉FAD基因家族的3个保守组氨酸富集区71㊀第4期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等: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图5㊀陆地棉FAD基因家族的共线性分析㊀㊀表3㊀陆地棉FAD家族基因的复制分析复制基因对KaKsKa/Ks复制类型GH_A01G1380:GH_D01G14630.0090.0220.413片段复制GH_A04G1111:GH_D04G14540.0110.0560.199片段复制GH_A05G0424:GH_D05G04260.0090.0310.277片段复制GH_A05G1248:GH_D05G12450.0100.0200.517片段复制GH_A06G1435:GH_D06G14740.0080.0400.214片段复制GH_A06G1435:GH_A10G02600.0710.6300.113片段复制GH_A06G1435:GH_D10G02730.0710.6640.106片段复制GH_A07G1144:GH_D07G11250.0100.0320.322片段复制GH_A07G1144:GH_A09G10760.1550.7100.218片段复制GH_A07G1144:GH_D09G10280.1550.7430.208片段复制GH_A07G1522:GH_D07G15260.0010.0370.026片段复制GH_A07G1522:GH_A12G12580.1652.1820.076片段复制GH_A09G1076:GH_D09G10280.0020.0240.093片段复制GH_A09G1076:GH_D07G11250.1450.7560.192片段复制GH_A10G0260:GH_D10G02730.0040.0580.069片段复制GH_A10G2629:GH_D10G27340.0060.0580.100片段复制GH_A10G0260:GH_D06G14740.0750.6700.111片段复制GH_A11G0968:GH_A12G12580.1361.9490.070片段复制GH_A11G0968:GH_D07G15260.0930.8290.112片段复制81山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀㊀㊀表3(续)复制基因对KaKsKa/Ks复制类型GH_A11G0968:GH_D11G09990.0050.0200.237片段复制GH_A11G0968:GH_D12G12740.1421.8910.075片段复制GH_A12G1258:GH_D07G15260.1671.9670.085片段复制GH_A12G1258:GH_D11G09990.1391.9000.073片段复制GH_A12G1258:GH_D12G12740.0160.0840.194片段复制GH_A13G2126:GH_D13G21070.0030.0310.092片段复制GH_D06G1474:GH_D10G02730.0730.7050.103片段复制GH_D07G1125:GH_D09G10280.1450.7920.184片段复制GH_D11G0999:GH_D12G12740.1451.8850.077片段复制2.5㊀陆地棉FAD基因上游顺式作用元件分析利用陆地棉FAD基因转录起始位点上游1500bp序列分析顺式作用元件ꎬ结果发现棉花FAD基因的上游序列除了存在启动子核心元件TATA-box和CAAT-box外ꎬ还存在许多激素和逆境胁迫响应元件(图6)ꎮ其中ꎬ植物激素响应元件有9种ꎬ分别是ABRE㊁AuxRE㊁CGTCA-mo ̄tif㊁TGA-element㊁ERE㊁GARE-motif㊁P-box㊁TCA-element和TGACG-motifꎻABRE㊁ERE和TCA-ele ̄ment分别响应脱落酸㊁乙烯和水杨酸ꎬTGACG-motif和CGTCA-motif为茉莉酸甲酯响应元件ꎬAuxRE和TGA-element为生长素响应元件ꎬGARE-motif和P-box为赤霉素响应元件ꎮ逆境胁迫响应元件有6种ꎬ包括ARE㊁DRE㊁LTR㊁MBS㊁WUN-motif和TC-richꎬ分别是缺氧胁迫㊁冷害㊁低温㊁干旱㊁损伤和防御响应元件ꎮ图6㊀陆地棉FAD基因启动子区域顺式作用元件示意图91㊀第4期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等: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2.6㊀陆地棉FAD家族基因在盐胁迫和干旱胁迫下的表达特征为明确FAD基因在盐胁迫和干旱胁迫下的表达模式ꎬ基于转录组数据对37个FAD基因在两种胁迫处理不同时间点陆地棉叶片中的表达量进行聚类分析ꎬ结果如图7所示ꎮ图中log2(FC)代表log2(FoldChange)ꎻNaCl-3h㊁NaCl-6h㊁NaCl-12h㊁NaCl-24h分别代表盐处理3㊁6㊁12㊁24h后的样品ꎻPEG-3h㊁PEG-6h㊁PEG-12h㊁PEG-24h分别代表干旱处理3㊁6㊁12㊁24h后的样品ꎮ图7㊀陆地棉37个FAD基因在盐胁迫和㊀㊀㊀干旱胁迫下的表达分析㊀㊀盐胁迫下ꎬ37个FAD基因呈现不同的表达模式ꎬ其中有28个FAD基因在不同处理时间均有表达ꎬ7个FAD基因未检测到表达信号ꎬ而GH_A06G1435基因仅在处理后6h检测到表达量增加ꎬGH_D01G2529仅在处理后24h检测到表达量增加ꎮ另外ꎬ28个FAD基因呈现不同的表达模式ꎬ17个FAD基因表达量降低ꎬ7个FAD基因表达量增加[log2(FC)>1]ꎬ4个基因的表达量先增后降ꎬ2个基因的表达量先降后增(GH_D08G2811和GH_D11G0999)ꎮ干旱胁迫下ꎬ37个FAD基因中有27个在不同处理时间均有表达ꎬ有6个未检测到表达量变化ꎬ有4个仅在两个处理时间点下表达量增加ꎮ另外ꎬ27个FAD基因中仅GH_D04G1454表达量增加ꎬ17个基因在干旱胁迫下表达量降低ꎬ9个基因仅在一个或两个处理时间(6h或12h)点下表达量增加ꎬ其他时间点的表达量降低ꎮ褪黑素作为一种重要的多效性抗氧化分子ꎬ能帮助植物抵御不利环境的危害ꎬ而且外源褪黑素能显著缓解逆境胁迫引起的伤害[30ꎬ31]ꎮ因此ꎬ本研究基于干旱胁迫和盐胁迫下FAD基因的转录组结果ꎬ选出25个FAD基因(包括Front-end亚家族的8个ꎬOmega亚家族的15个ꎬFirst亚家族的1个ꎬSphingolipid亚家族的1个)ꎬ通过在棉花苗期施加外源褪黑素ꎬ进一步探究FAD基因在外源褪黑素下的表达特征ꎮ定量分析结果显示ꎬ在褪黑素处理后ꎬ1个FAD基因(GH_A01G1380)未检测到表达量的变化ꎬ另外24个FAD基因与对照相比ꎬ有7个基因表达量增加ꎬ17个基因表达量降低ꎬ且上调表达的FAD基因均在处理后6h表达量增加最多ꎮFront-end亚家族8个FAD基因中有6个基因在褪黑素处理后表达量增加ꎬ2个基因表达量降低ꎻOmega亚家族表达的14个FAD基因中仅有1个在处理后表达量增加ꎬ其他基因都呈现表达量降低趋势ꎻFirst㊁Sphingolipid亚家族的各1个基因则均在处理后表现为表达量降低(图8)ꎮ3㊀讨论与结论植物脂肪酸作为储藏油脂和细胞膜脂的重要组分ꎬ既为植物的生长发育提供能量ꎬ也在响应多种逆境胁迫中发挥重要作用[3]ꎮFAD是植物脂肪酸进一步去饱和反应中的关键酶ꎬ目前已在拟南芥㊁水稻㊁花生㊁大豆和油菜等物种中相继完成了全基因组水平上的鉴定和分析[16]ꎮ本研究从陆地棉基因组中鉴定出37个FAD基因ꎬ而二倍体雷蒙德氏棉仅含有19个FAD成员[4]ꎬ是其1.95倍ꎬ造成这种差异的原因可能是棉花进化过程中的异源多倍化现象ꎮ棉属植物进化分析表明ꎬ在170万~190万年前ꎬ陆地棉由A基因组供体亚洲棉和D基因组供体雷蒙德氏棉种间杂交加倍而成[14]ꎮ另外ꎬ陆地棉FAD基因数量远多于模式植物拟南芥和水稻ꎬ分别是其2.18倍和3.70倍ꎮ02山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀柱上∗㊁∗∗分别表示同一基因在不同处理时间与处理0h相比差异显著(P<0.05)㊁极显著(P<0.01)ꎮ图8㊀陆地棉24个FAD基因在褪黑素处理不同时间后的表达分析㊀㊀进化分析将陆地棉和拟南芥的FAD基因分为4个亚家族ꎬ且每个物种的FAD基因在4个亚家族中均有分布ꎬ表明FAD基因的分化可能早于棉花和拟南芥的物种分化ꎮ除了First亚家族ꎬ其他3个亚家族中陆地棉FAD基因的数量远多于拟南芥ꎬ预示Omega㊁Front-end和Sphingolipid亚家族中的陆地棉FAD基因可能在进化过程中发生了物种特异性扩张ꎮ这一结果与之前二倍体雷蒙德氏棉中的报道一致[4]ꎮ基因复制是植物进化的主要动力ꎬ主要包括12㊀第4期㊀㊀㊀㊀陈义珍ꎬ等: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串联复制㊁片段复制和全基因组复制[28]ꎮ本研究在陆地棉FAD基因家族中发现了28对复制基因ꎬ来源于4个亚家族ꎬ且全为片段复制ꎬ表明在陆地棉进化过程中FAD基因由于片段复制发生了基因家族扩张ꎮKa/Ks值常用来检验同源基因是否经历了选择作用ꎬKa/Ks>1ꎬ认为有正选择作用ꎻKa/Ks<1ꎬ为纯化或负选择作用ꎻKa/Ks=1ꎬ则认为存在中性选择作用ꎮ本研究中所有复制基因的Ka/Ks值均小于1ꎬ表明陆地棉FAD基因在进化过程中经历了纯化选择作用ꎮ顺式作用元件分析发现ꎬ陆地棉FAD基因的启动子区含有植物激素和逆境胁迫响应元件ꎬ预示其可能在激素信号响应和防御逆境胁迫中起作用ꎮ目前ꎬ已知雷蒙德氏棉中有7个FAD基因受低温诱导表达ꎬ5个FAD基因受低温抑制表达[4]ꎮ部分FAD基因呈现组织特异性表达ꎬ如FAD2-1在发育的种子中特异表达[32]ꎬFAD2-2和FAD2-3在种子发育过程中组成型表达ꎬ在叶片中少量表达[33]ꎮ植物中位于质膜上的脂肪酸大部分是不饱和脂肪酸ꎬ而植物对环境胁迫的抗性与质膜上脂肪酸的不饱和程度密切相关ꎬ膜结合基因对维持植株在多种胁迫下的正常生长起着非常重要的作用ꎮ在拟南芥中ꎬFAD2和FAD6是提高幼苗早期生长耐盐性的重要基因[34ꎬ35]ꎬFAD7基因的反义表达则降低了对盐胁迫和干旱胁迫的耐性[36]ꎮ在番茄中超表达LeFAD3基因增强幼苗早期生长的耐盐性[37]ꎮ为探究陆地棉FAD基因在逆境胁迫下的表达模式ꎬ利用盐胁迫和干旱胁迫的转录组数据对陆地棉37个FAD基因进行分析ꎬ发现70%以上的FAD基因对两种胁迫均有应答ꎬ其中下调表达的FAD基因分别占54%和63%ꎮ值得注意的是ꎬ本研究Front-end亚家族包含的10个基因中除了亚细胞定位预测在溶酶体的GH_D12G1274基因外ꎬ其余9个基因全部定位于质膜ꎬ干旱胁迫后7个基因都是下调表达ꎬGH_A12G1258和GH_D11G0999基因也仅在6h或24h表达量增加ꎬ说明干旱胁迫可能会抑制质膜上FAD基因的表达ꎮ褪黑素在植物非生物胁迫防御系统中发挥重要作用ꎬ且几乎所有非生物胁迫引起的过氧化伤害都能被褪黑素缓解ꎮ褪黑素提高植物对环境胁迫抗性机制主要是通过提高抗氧化物质含量和抗氧化酶活性ꎬ改善光合系统ꎬ调控激素合成和代谢ꎬ调控植物细胞中初级和次级代谢ꎬ刺激细胞合成更多的保护物质等方式[38]ꎮ通过定量PCRꎬ进一步分析了25个FAD基因在施加外源褪黑素后的表达特征ꎬ发现17个基因下调表达ꎬ7个基因上调表达ꎬ1个基因没有表达变化ꎮ值得注意的是ꎬFront-end亚家族中的5个基因在干旱胁迫后下调表达而在褪黑素处理后上调表达ꎬ且在处理后6h表达量显著增加ꎬ它们可作为候选基因用于后续基因功能的进一步探究ꎮ本研究结果可为进一步揭示陆地棉FAD基因逆境响应机理提供参考ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[1]㊀戴晓峰ꎬ肖玲ꎬ武玉花ꎬ等.植物脂肪酸去饱和酶及其编码基因研究进展[J].植物学通报ꎬ2007ꎬ24(1):105-113. 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△~6-脂肪酸去饱和酶基因在酵母中的表达及高油酵母表达载体的构建

△~6-脂肪酸去饱和酶基因在酵母中的表达及高油酵母表达载体的构建多不饱和脂肪酸是重要的生理活性物质,γ-亚麻酸(Gamma-Linolenic Acid,GLA)作为人体必需多不饱和脂肪酸的一种,来源十分贫乏,远远不能够满足广大市场的需求;鉴于GLA具有调节血脂、营养强化、抑制溃疡、增强胰岛素、抗肿瘤、减肥等一系列生物学功能,因此开发高产GLA的基因工程菌株具有非常重要的意义。
油脂酵母生产油脂具有成本低、周期短、受环境影响小、油脂和亚油酸含量高等优势,用其作为油脂积累相关基因表达的合适宿主,目前尚未见相关报道。
本研究将以本实验室已经克隆的刺孢小克银汉霉(Cunninghamella echinulata MAIN6)和匍枝根霉(Rhizopus stolonifer YF6)的△6-脂肪酸去饱和酶基因为材料,一方面构建毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae INVscI)去饱和酶基因表达载体,验证去饱和酶基因的功能是否完整;另一方面以高含油量的酵母菌株作为宿主,构建橘林油脂酵母(Lipomyces kononenkoae 1714)和发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans 20243)的整合型表达载体,建立橘林油脂酵母和发酵性丝孢酵母的转化系统,为下一步开展脂肪酸去饱和酶基因的表达提供技术平台。
毕赤酵母表达△6-脂肪酸去饱和酶基因的结果如下:刺孢小克银汉霉△6-脂肪酸去饱和酶基因实现了诱导表达,表达量约为油脂含量的3.0%,证明了刺孢小克银汉霉△6-脂肪酸去饱和酶基因是具有完整功能的基因,其表达量不高可能由于毕赤酵母亚油酸含量低引起,或者是发酵条件不适合GLA的积累,需要进一步优化。
而通过对匍枝根霉△6-脂肪酸去饱和酶基因的重组毕赤酵母菌株气相色谱分析,没有检测到GLA的存在,其原因可能是由于基因在克隆及载体构建过程中本身发生了定点突变造成了蛋白不能够正确的表达,或者诱导表达时发酵条件不理想且收集的菌体过少造成了GLA峰值的不理想。
脂肪酸代谢基因
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脂肪酸代谢基因脂肪酸代谢基因是调控人体脂肪酸合成、分解和运输的关键基因,它们在维持脂代谢平衡方面起着重要的作用。
本文将从不同角度探讨脂肪酸代谢基因的功能和调控机制。
一、脂肪酸代谢基因的分类脂肪酸代谢基因主要包括脂肪酸合成相关基因、脂肪酸分解相关基因和脂肪酸运输相关基因。
脂肪酸合成相关基因参与体内脂肪酸的合成过程,如FASN(脂肪酸合成酶)、ACC(乙酰辅酶A羧化酶)等。
脂肪酸分解相关基因参与体内脂肪酸的分解和氧化过程,如CPT1(胆固醇酰基转移酶1)等。
脂肪酸运输相关基因参与体内脂肪酸的运输和转运过程,如FABP(脂肪酸结合蛋白)等。
1. 脂肪酸合成相关基因的功能:脂肪酸合成相关基因通过调控脂肪酸合成途径中的关键酶活性,调节体内脂肪酸合成的速率。
这些基因的异常表达与肥胖、高血脂等相关疾病的发生密切相关。
2. 脂肪酸分解相关基因的功能:脂肪酸分解相关基因通过调控脂肪酸分解途径中的关键酶活性,调节体内脂肪酸的分解速率。
这些基因的异常表达与肥胖、脂肪肝等疾病的发生密切相关。
3. 脂肪酸运输相关基因的功能:脂肪酸运输相关基因通过调控脂肪酸的运输和转运过程,维持脂肪酸的平衡分布。
这些基因的异常表达与心血管疾病、代谢综合征等疾病的发生密切相关。
三、脂肪酸代谢基因的调控机制脂肪酸代谢基因的表达受到多种因素的调控,包括遗传因素、环境因素和营养因素等。
在遗传因素方面,人们通过研究家族和孪生研究发现,脂肪酸代谢基因的多态性与人体脂肪代谢的差异和相关疾病的发生风险密切相关。
在环境因素方面,饮食结构、生活习惯等因素也会影响脂肪酸代谢基因的表达。
例如,高脂饮食会促进脂肪酸合成相关基因的表达,而运动能够促进脂肪酸分解相关基因的表达。
在营养因素方面,维生素、微量元素等营养物质也可以影响脂肪酸代谢基因的表达。
四、脂肪酸代谢基因与相关疾病的关系脂肪酸代谢基因的异常表达与多种相关疾病的发生风险密切相关。
例如,FASN基因的异常表达与肥胖、高血脂等代谢性疾病的发生相关;CPT1基因的异常表达与脂肪肝等肝脏疾病的发生相关;FABP 基因的异常表达与心血管疾病、代谢综合征等疾病的发生相关。
不同膳食脂肪酸构成对大鼠肝脏脂代谢相关基因表达的影响

不同膳食脂肪酸构成对大鼠肝脏脂代谢相关基因表达的影响时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌;易龙;张乾勇【期刊名称】《重庆医学》【年(卷),期】2012(041)013【摘要】Objective To investigate the effect of different dietary fatty acid compositions on the mRNA expression of FAS and PPARα in rat liver. Methods 48 female SD rats were fed diets containing 15% fat(wt/wt)in the experimental period. The rats were randomly assigned into 6 groups fed with 6 different diets respectively,containing following fatty acids:saturated fatty acid(SFA) , monounsaturated fatty acid(MUFA) ,n-6 polyunsaturated fatty acid(PUFA) , n-3 PUFA,1:1 n-6/n-3,and controlled the groups for 18 weeks. The mRNA expression of lipid metabolism key gene(suchas:FAS,PPARα)was examined by RT-PCR. Results SFA could significantly increase the expression of FAS gene(P<0. 05). MUFA and PUFA could significantly reduce the expression of FAS gene(P<0. 05). The expression of PPARa had no obvious influence by SFA and MUFA. PUFA also could promote the expression of the key enzyme PPARa. Conclusion PUFA could obviously decrease the levels of blood lipids in which the expression oflipid metebolic genes may play key role.%目的探讨不同膳食脂肪酸构成比对大鼠脂质代谢相关基因FAS及PPARα mRNA表达的影响.方法将48只雌性SD大鼠随机分成6组,喂养6种不同膳食脂肪酸构成的饲料,即饱和脂肪酸组(SFA组)、单不饱和脂肪酸组(MUFA组)、n-6多不饱和脂肪酸组(n-6 PUFA组)、n-3多不饱和脂肪酸组(n-3 PUFA组)、1∶1 n-6/n-3组及对照组,持续喂养18周.在实验末提取大鼠肝脏组织,利用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测大鼠肝脏组织中FAS及PPARα mRNA表达.结果 SFA、MUFA对PPARα的表达无明显影响.与对照组比较,SFA能显著地升高FAS mRNA的表达,而MUFA能显著降低FAS mRNA表达(P<0.05).对于PUFA,它们调节血脂的效应更加全面,能够显著降低脂质合成中的关键酶FAS的表达同时升高PPARα的表达.结论 PUFA调节血脂的作用机制可能与脂代谢基因FAS和PPARα有关.【总页数】3页(P1252-1254)【作者】时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌;易龙;张乾勇【作者单位】成都军区总医院营养科,成都,610083;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038【正文语种】中文【相关文献】1.不同膳食构成对解偶联蛋白-1、2、3基因表达的影响研究 [J], 付荣霞;孙长颢;杨树成2.不同膳食脂肪酸构成对乳腺癌大鼠BRCA1表达的影响 [J], 王静;糜漫天;韦娜;王斌3.不同脂肪酸构成对大鼠肝脏HMG-CoAR、SREBP-1c表达的影响 [J], 时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌4.不同膳食构成对大鼠肥胖基因表达的影响 [J], 孙长颢;张宏伟;王舒然;陈炳卿;王朝旭;王德才5.不同膳食脂肪酸对大鼠乳腺癌组织脂肪酸组成和脂代谢基因表达的影响 [J], 韦娜;糜漫天;张乾勇;王斌;袁家林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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2.改善食物的感观性状
3.提供脂溶性维生素 脂肪不仅是脂溶性维生素
来源,也可促进其吸收。
脂肪酸的分类及功能
大多数脂肪酸含有偶数碳原子。 基本分子式:CH3 [CH2] n COOH
分类:
1.按碳链长度 链(≤6) 长链(≥14)、中链(8~12)、短
一些VCFA(very long-chain fatty acid) 分 布于大脑和一些特殊组织中,如视网膜和精 子。 脂肪组织中含有各种长度的脂肪酸,食物中 以18碳脂肪酸为主。
2. 按饱和程度
饱和 ( 如棕榈酸 ) 、单不饱和 ( 如
油酸)、多不饱和(如亚油酸和α-亚麻酸)
脂肪随其脂肪酸的饱和程度越高、碳链越长,
熔点越高。
3.按空间结构 顺式、反式
自然状态下,大多数不饱和脂肪酸为顺式脂肪 酸,少数为反式脂肪酸(黄油、奶油)。
氢化:不饱和脂肪酸中的不饱和键与氢结合 变成饱和键 植物油发生氢化后可以加工为人造奶油。 氢化过程中,一些不饱和脂肪酸由顺式转为 反式脂肪酸。
反式不饱和脂肪酸:
不具有必需脂肪酸的活性和对脂蛋白的作用。
增加心血管疾病的危险。
可能诱发肿瘤、2型糖尿病等。
人造奶油、蛋糕、饼干、油炸食品、花生酱等 是反式脂肪酸的主要来源。
欧美国家纷纷对人造脂肪进行立法限制。在欧 洲,从2003年6月1日起,丹麦市场上任何人造 脂肪含量超过2%的油脂都被禁,丹麦因此成为 世界上第一个对人造脂肪设立法规的国家。 此后,荷兰、瑞典、德国等国家也先后制定了 食品中人造脂肪的限量,同时要求食品厂商将 人造脂肪的含量添加到营养标签上。 2004年,美国食品和药品管理局(FDA)也规 定,从2006年起,所有食品标签上的“营养成 分”一栏中,都要加上人造脂肪的含量。FDA 同时提醒人们,要尽可能少地摄入人造脂肪。
最近几年,脂肪酸作为核受体尤其是作为PPAR的生理配体得到了人们越来 越多的关注。下表列出了三种同型PPAR 生理配体及其主要的生理功能。
Jump和Clarke (1999)总结了日粮脂肪 对基因表达调节的研究进展,并指出不同 脂肪酸与合成配体相比激活PPAR的相对潜 力。 在生理配体中,亚油酸具有最高的潜 力,其次是花生四烯酸和油酸,饱和脂肪 酸对这些受体只有低亲和性。 Wolfrum等 (2001)研究了不同脂肪酸 对肝脏脂肪酸结合蛋白(FABP)的特异影 响,并肯定了亚油酸和γ -亚麻油酸在其反 式激活系统中的高活性。
日粮(每日膳食)中脂肪的代谢 (自学)
转录因子和基因表达
健康生物中,特定细胞的能量代谢和 健康水平会受到环境的严格调节,而该环 境是由生物的发育状态、营养水平、微环 境(pH、离子梯度)以及生长因子和细胞 因子的 存在状态而决定的。 为了在特定的条件下能够提供全部所 需的酶和蛋白质,因而在细胞 内存在着一 个复杂的转录因子系统调节基因的表达。
②调节转录因子 又分成两个主要的类型,一为发育或 特定细胞型转录因子,二为信号依赖型转 录因子。 信号依赖型转录因子又可根据其不同的 信号机制划分为三个功能组分,即细胞核 受体超家族因子、胞内信号反应因子和细 胞表面受体(配体相互作用和信号级联) 激活因子。
脂肪酸激活转录因子是细胞核受体超 家族因子中的一员,包括内分泌受体如雌 激素受体、糖皮质激素受体(GR)和维生素 D 受体( VDR) ,同时还包括未知配体的孤 儿受体和最近才确定配体的“接受孤儿受 体 ”(Mangelsdorf and Evans, 1995; Schoonjans et al.1997)。
肝脏中基因的调节
肝脏中脂肪酸对脂类代谢的调节不仅受PPARα的调节,HNF4a( 肝细胞核因子4a)也包含在多种基因的调节中,这些基因参与了血 浆脂蛋白的产生和清除。而且,固醇与LXR(肝X受体)的结合能 调节胆固醇的内稳衡和胆酸代谢。LXR活性受到PUFA(不饱和脂 肪酸) 的抑制,因此减少了SREBP1c的表达。低浓度的SREBP1c 导致调节肝脂肪生成途径中关键酶表达的减少。
人类基因组中,目前已知被编码的转录因 子超过 2000 个。 近来,Brivanlou 和 Dranell (2002)提出 了新的真核细胞转录因子分类方法。 这种分类将正调节的真核细胞转录因 子划分为两组: ①恒定活性核因子 在任何时间都存在于所有细胞的细胞 核中,体外分析研究表明其具有激活转录 的潜在能力。
体内脂肪的生理功能
1.贮存和提供能量 1g脂肪=9.46kcal能量
2.保温及润滑作用
3.节约蛋白质作用
4.机体构成成分 细胞膜
5.内分泌作用 瘦素、TNF-α、IL-6、IL-8、雌
激素、IGF等。 TNF肿瘤坏死因子 IL白细胞介素 IGF类胰岛素生长因子
食物中脂肪的作用
1.增加饱腹感 脂肪进入十二指肠时,刺激十二
脂类参考摄入量及食物来源
食物来源:
动物脂肪组织和肉类:主要含饱和脂肪酸和单
不饱和脂肪酸(海生动物和鱼例外);胆固醇
含量较多。
植物油(种子):主要含不饱和脂肪酸(椰子油、
棕榈油例外)。
亚油酸普遍存在于植物油中,α-亚麻酸在豆 油和紫苏籽油、亚麻籽油中较多。ຫໍສະໝຸດ 鱼贝类含EPA和DHA较多。
磷脂含量较多的食物为蛋黄、肝脏、大豆、麦
关于PPAR功能的数据大多是通过对 在高脂血症和糖尿病药理学研究中使用的 合成PPAR激动剂(如非诺贝特类和噻唑烷 二酮类药)的研究得到的(Staelseid., 1997)。 正如上面合成配体所揭示的那样,由于 PUFA(不饱和脂肪酸)可与PPAR以低亲 和力结合,因此它们被认为在基因调节中 有相同的影响,虽然它们的水平要低得多 。
脂肪组织中基因的调节
许多研究者都认为PPARγ在脂肪生成过程 中是必需的而且也是充足的,再则,它还 影响脂肪细胞来源的信号分子的分泌。
通过LPL(脂蛋白酯酶)介导的脂解作用释放的脂肪酸被摄入脂肪细胞后, 可以被激活用于合成甘油三酯或被用作PPARγ的激活子。脂肪细胞中与脂类 代谢有关的几个重要基因都由PPARγ调节。
膳食脂肪的营养学评价
1. 脂肪的消化率 熔点低于体温的脂肪易消化,植物
脂肪>动物脂肪
2. EFA的含量 植物油亚油酸、α-亚麻酸含量高。 3. 提供的各种脂肪酸的比例
饱和:单不饱和:多不饱和
4. 脂溶性维生素的含量
植物油:E;肝脏:A、D;奶、蛋:A、D
5. 某些有特殊生理功能的FA含量 EPA、DHA
胚和花生等。
胆固醇丰富的食物是动物脑、肝、肾等内脏和 蛋类,肉类和奶类也含有一定量的胆固醇。
脂类的供给量
脂肪摄入过多,可导致肥胖、心血管疾病、高
血压、癌症(乳腺癌、大肠癌等)发病率增高。
中国营养学会建议成人脂肪摄入应占总能量 20%~30%。
必需脂肪酸摄入不少于总能量3%。n-3、n-6比 例为1:4~6为宜。
1990年配体诱导转录因子引起过氧化物 酶体增殖的发现开辟了基因表达调控研究 的新领域。 接着,有证据表明PPAR系统可能在脂 质内稳衡调节中起着重要的作用。通过对 过氧化物酶体的增殖作用而被明显识别的 PPAR 主要对啮齿动物发挥这种作用,而 在人类肝脏中对其他基因的调节作用也在 后来的研究中被证实。
(phospholipids)
脂类 (lipids)
类脂 (lipoids)
固醇类
(sterols)
近年来,越来越多的证据表明脂肪酸 参与了基因表达的转录调节过程。 这次课主要阐述脂肪作为转录因子的 配体在调节脂肪和葡萄糖代谢相关基因表 达以及细胞分化、生长及炎症反应中所起 的作用。
脂肪酸及其活性衍生物
同时,国外企业认准了欧美掀起的 “反人造脂肪风”,纷纷推出代替人造脂 肪的新产品。 如芬兰一家食品公司开发出一种生产 含高植物固醇的植物黄油的新方法,瑞典 的人造奶油生产商则成功研制出了人造脂 肪替代物———新型脂肪酶,去掉了含有 人造脂肪的成分。在美国,立顿、雀巢等 公司也已经在一些食品中减少甚至去掉了 人造脂肪。
不同的组织中PPAR的作用
不同组织中PPAR的作用
PPARα主要在肝脏和肌肉起作用。 PPARγ主要影响脂肪组织和肿瘤细胞中基 因的表达。 动脉内壁中内皮细胞和巨噬细胞对PPARα 和PPARγ都有反应
脂肪酸能够通过脂肪酸转运蛋白质的 作用被摄入细胞。 摄入的脂肪酸在细胞质中可以激活 PPAR,而与之相对应, 视黄酸受体( RXR)可被类维生素A或脂肪酸激活。这两 种激活的核受体形成一异源二聚体,结合 在靶基因启动子的反应元件上。一个额外 的激活作用能够通过对辅激活子的补充而 得到,此辅激活子可以结合到异源二聚体 上。
单不饱和脂肪酸(橄榄油富含)能降低血清胆 固醇和LDL-C,HDL-C无变化,且不容易被氧 化。 以单不饱和脂肪酸取代部分饱和脂肪酸有重要 的意义。 地中海国家每日脂肪摄入量占总能量40%,但 主要来自单不饱和脂肪酸,冠心病发病率低。
脂肪酸调节基因表达
脂类代谢和动脉粥样硬化过程中基因的调节 PPARα的主要靶基因对禁食和饲喂过 程中能量的储存起着重要的作用, PPARγ是脂肪生成过程中一个关键的 调节者,并在细胞分化、胰岛素致敏、动 脉粥样硬化以及致癌过程中发挥重要作用 。
脂肪酸的基本结构为疏水的多碳链,其 结构因链长度和饱和度的不同而不同。小 于 14 个碳原子的中链和短链脂肪酸通常为 饱和脂肪酸,主要用于能量供应。 长链脂肪酸 (LCFA)中有饱和脂肪酸, 也有单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸 (PUFA) 。长链脂肪酸除了供能外还具有其 他的功能。
脂肪及其功能
脂肪酸结构不同。 脂肪因其所含的脂肪酸链的 长短、饱和程度和空间结构 不同,而呈现不同的特性和 功能。
肿瘤细胞中基因的调节
生活方式和营养影响了许多病理生理过 程。对免疫系统而言,许多报道强调了营养 对癌的发育和生长的影响。Helmlinger等( 2000)最近的研究成果支持了肿瘤代谢主要 是由底物可利用性决定而不是由肿瘤细胞新 陈代谢需要而决定的结论。 这一结论及其他的结论暗示了日常的膳 食组成在肿瘤治疗中发挥着一定的作用。