[发明专利]微孔草Δ6‑脂肪酸脱饱和酶MsD6D基因家族及其重组表达载体和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及微孔草△6-脂肪酸脱饱和酶MsD6D基因家族，还涉及MsD6D基因家族的重组表达载体和应用。

背景技术

多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated Fatty Acids，PUFA)是在碳原子之间含有两个以上双键的不饱和脂肪酸，其代谢途径是以亚油酸(Linoleic acid,LA；C18:3Δ^9,12,n-6)为初始底物，在一系列脂肪酸脱饱和酶(脂肪酸脱氢酶)和脂肪酸延伸酶的催化下，先后生成γ-亚麻酸(γ-linolenic acid，GLA；C18:3Δ^6,9,12,n-6)、α-亚麻酸(α-linolenic acid,ALA；C18:3Δ^9,12,15,n-3)、十八碳四烯酸(stearidonic acid,SDA,octadecatetraenoic acid,OTA,C18:4Δ^6,9,12,15,n-3)、双高γ-亚麻酸(DHLG)、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA,n-3)、二十二碳五烯酸(DPA)、二十二碳六烯酸(DHA,n-3)等长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFAs)或超长链多不饱和脂肪酸(VLC-PUFAs)。

PUFA能促进生长发育，调节人体的脂质代谢，还能治疗和预防心脑血管疾病，同时具有免疫调节、抗癌、延缓衰老等重要的生理功能，对人类健康起到非常重要的作用。Ω3(n-3)系列脂肪酸对人体具有重要生理功能，其中ALA是n-3PUFA(EPA、DHA)合成前体；EPA是一类重要的多聚不饱和脂肪酸化学信使物，在免疫和炎症反应上起至关重要的作用；DPA是生成DHA的中间产物，对冠心病具有潜在的抑制作用；DHA是视网膜正常发育和发挥其正常功能所必需的，大脑和神经组织中DHA含量远远高于机体其他组织，对神经功能发挥着至关重要的作用。Ω6(n-6)系列脂肪酸对人体也具有重要生理功能，其中GLA是组成人体各组织生物膜的结构材料，也是合成前列腺素的前体，GLA水平的不足可导致体内机能的紊乱，引起某些疾病，如糖尿病、高血脂等。

△6-脂肪酸脱饱和酶(Δ6 fatty acid desaturase，D6D)是一种多功能酶，也是PUFA生物合成途径经第一步限速酶，它能够以LA为底物催化合成GLA，也能够以ALA为底物催化合成SDA，据报道在它哺乳动物中还能够催化以24C-PUFA为底物的生化反应。

理论上人体只需要通过食物等途径摄入足够的LA和ALA，就可以利用人体自身的D6D等酶系统将它们分别合成为GLA和EPA、DHA，但残酷的现实是人体D6D活性很低而且易被多种环境因素(如膳食中的脂肪)所抑制。这就导致人体即使摄入了足够的底物LA和ALA，但合成GLA、EPA、DHA的水平依然严重不足，因此需要直接摄入GLA、EPA、DHA等来补充其不足。

GLA作为人体内必需的不饱和脂肪酸，成年人每日需要量约为36mg/kg。传统补充人体EPA和DHA的主要途径是深海鱼油，鱼油中的PUFA实际上是鱼通过取食藻类物等而富集在体内的，该种方式受到鱼类资源量的极大限制，来源极为有限，缺乏可持续性，且工艺复杂，成本高，价格昂贵。最近的研究表明，人体能够利用摄入的SDA迅速而有效地合成为EPA，进一步合成DHA，其效果虽然比直接摄入EPA和DHA略差，但远远比摄入ALA的效果好得多，可以有效解决人体EPA和DHA不足的问题。因此，直接补充EPA和DHA的方式完全可以由补充SDA的方式所取代。研究发现，不仅一些真菌和藻类物种中能够合成SDA，而且少数植物也能够合成SDA，紫草科(Boraginaceae)特别是蓝蓟属(Echium)植物、少数报春花属(Primula)植物的种子油脂中富含SDA，原因是它们的D6D酶能够有效利用ALA生成SDA，其它植物中SDA的情况以及D6D酶对ALA底物的利用效率问题则有待研究。