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近年来,随着越来越多的关于多不饱和脂肪酸(PUFAs)和脂肪酸脱氢酶在食品、医药、保健品等领域的重要作用的揭示,引起了国内外学者的广泛关注。多不饱和脂肪酸是在一种酶复合物的作用下由脂酰链脱氢形成的。脂肪酸脱氢酶在脂肪酸代谢以及维持细胞膜正常结构和功能方面有重要作用。随着越来越多的脂肪酸脱氢酶基因被克隆,这种酶类的酶活反应和相关的代谢途径也越来越清楚,近年来人们也开始关注调控脂肪酸脱氢酶基因表达的调控因子的研究。巴斯德毕赤酵母Gs115(Pichia pastoris)作为一种能够产生多不饱和脂肪酸亚油酸和α-亚麻酸的酵母菌株,是构建产多不饱脂肪酸的基因工程菌株的较好选择,不饱和脂肪酸脱氢酶基因受多种蛋白因子的调控,为了更好的开发利用此菌,有必要对这些调控因子进行系统的研究。
为研究巴斯德毕赤酵母中调控多不饱和脂肪酸的合成基因的调控因子,根据已报道的真菌来源的Spt23p/Mga2p家族蛋白同源序列中保守的氨基酸序列设计简并引物,以巴斯德毕赤酵母的cDNA为模板进行PCR,结果得到全长为1291bp,编码430个氨基酸的片段。通过其编码的氨基酸序列的相似性搜索表明,所扩增片段为新的潜在的SPT23基因的部分DNA序列。在此基础上,采用接头PCR的方法共得到全长为5742bp的核苷酸序列信息,其中包括3288bp的氨基酸编码区和624bp的潜在上游启动子区。同其他已报道的Spt23p氨基酸序列对比的结果表明:该序列可能编码一个完整的Spt23p蛋白。此基因命名为ppSPT23,其编码蛋白命名为ppSpt23p。为了验证所获得基因ppSPT23的功能,以酿酒酵母INVScl为出发菌株,利用同源重组的方法构建scSPT23/scMGA2基因双缺失的酿酒酵母INVScl spt23△::LEU;mgα2△::TRY。以此菌作为ppSPT23基因功能验证的受体菌,构建表达质粒pYES-ppSPT23,转入酿酒酵母spt23△::LEU;mgα2△::TRY中,进行异源表达,通过涂布平板实验表明,ppSPT23基因可以在spt23△::LEUmgα2△::TRY菌中表达,并且可以使缺失株在不加油酸的平板上恢复生长,表明克隆得到的新基因可以激活△9-脂肪酸脱氢酶的表达。该基因序列已经注册到NCBI的GenBank中(序列接收号为序列接收号为EU86136)。
为了进一步研究ppSPT23基因的功能,其对不饱和脂肪酸脱氢酶基因表达的影响,利用同源重组介导敲除的办法构建了巴斯德毕赤酵母ppSPT23基因缺失突变株△ppspt23,并对缺失突变株的总脂肪酸进行了GC分析和Southern杂交验证。GC分析分析结果说明如果ppSPT23基因的功能遭受破坏,将阻止△9-月旨肪酸脱氢酶的表达,C18:0无法转变成C18:1。同时,缺失株中C18:2的含量明显低于野生型,说明ppSPT23基因缺失,也会抑制△12-脂肪酸脱氢酶的活性,而C18:3的含量,缺失株比野生型略高一些,说明,ppSPT23基因缺失,不会抑制ω3-脂肪酸脱氢酶的活性。