[发明专利]菟葵脂肪酸延伸酶及其在脂肪酸生产中的用途

说明书

提供了脂肪酸及其产生方法。还提供了用于产生脂肪酸的转基因生物、微生物、植物、种子和细胞以及相关的表达载体、噬菌体、质粒、核酸和酶。详细描述了用于产生脂肪酸诸如二十二碳二烯酸和二十二碳三烯酸的方法，包括菟葵(欧洲菟葵)EhELO1延伸酶的用途。

发明领域

本发明总的来说涉及脂肪酸及其生产。更具体地，本发明涉及长链和极长链不饱和脂肪酸诸如二十二碳二烯酸(DDA)和二十二碳三烯酸(DTA)，以及与其生产相关的转基因生物、植物、种子、细胞、表达载体、噬菌体、质粒、核酸和酶。

背景

极长链-多不饱和脂肪酸(VLC-PUFA或VLCPUFA)是细胞膜的组分，并且是人和动物中生物活性化合物的前体。已经提出膳食补充VLCPUFA可以提供保护而抵御慢性疾病，增强眼睛和大脑的性能，并促进人和动物的整体健康和良好状况。然而，常规VLCPUFA市场主要集中在少数ω-3和ω-6 VLCPUFA诸如二十碳五烯酸(20:5n-3,EPA)、二十二碳六烯酸(22:6n-3,DHA)和花生四烯酸(20:4n-6,ARA)。

二十二碳二烯酸(22:2n-6,DDA)是一种ω-6脂肪酸，长度为22个碳，在13位与16位具有两个顺式双键。最近有报道称这种脂肪酸可能是哺乳动物DNA聚合酶和拓扑异构酶(对于DNA复制、修复以及癌症发展和进展中牵涉的重组至关重要的两种酶)(Yonezawa等，2006,Intern J Mol Medicine 18:583-588)的强抑制剂。另外，还提出该脂肪酸对人II型环加氧酶(COX-II)(一种负责诱导炎症的主要同种型)具有抑制活性。例如，潜在的抗炎和抗增殖特性使这种脂肪酸成为VLCPUFA营养保健品的有吸引力的靶标(Henry等，2002,JAgri Food Chem,50:2231-2234)，并表明DDA可具有潜力作为抗氧化剂、炎症控制剂以及作为治疗炎症性病症诸如关节炎、过敏和/或免疫系统病症的营养辅助疗法。还有人提出，DDA可能具有减少与心血管疾病相关的疼痛和炎症的潜力。然而，在自然界中尚不知晓这种脂肪酸的可容易获得的丰富来源。其不是由标准油籽作物诸如芸苔属(Brassica)或亚麻荠属(Camelina)产生的，也未报道为目前可获得的食用油产品的组分。

二十二碳三烯酸(22:3-13,16,19)，在本文中称为DTA，是一种ω-3脂肪酸，其长度为22个碳，在13、16和19位具有3个顺式双键。DTA因其相似的结构(仅添加了一个双键)而可能具有与DDA类似的药物性质。这种脂肪酸没有已知的天然来源。

欧洲菟葵(Eranthis hyemalis)(菟葵(winter aconite))是毛茛科(Ranunculaceae)的一种小块茎多年生草本植物，可以在鳞茎和种子中产生DDA(Aitzetmuller等，1996,Lipids,31(2):201-205)，尽管这种脂肪酸的生物合成机制仍然未知。然而，由于低产量、低油含量和低适应性农艺性质，这种野生植物物种不适合这种脂肪酸的农业生产。菟葵不产生DTA。

通常，长链PUFA和VLCFA似乎具有重要的生物学功能。长链PUFA通常存在于生物组织(包括动物(包括人)的脑、眼睛和精子)中。VLCFA被发现为细胞脂质的成分诸如鞘脂和甘油磷脂，但也是具有广泛生物学功能的重要脂质介质的前体。多种遗传性疾病诸如鱼鳞病、黄斑变性、肌病、精神发育迟滞和脱髓鞘，是由负责制造VLCFA的基因中的缺陷引起的。因此，制备和补充极长链脂肪酸的能力可提供治疗疾病的机会。除了较长的PUFA之外，PUFA诸如24:6n-3、24:5n-3和24:5n-6是组织(诸如视网膜)的重要组分，而单不饱和VLCFA构成神经系统的鞘磷脂的大组分。这些脂肪酸的生物学重要性刚刚开始被了解，但它们作为补充剂和治疗剂可能具有相当大的潜力。

因此，需要替代的、另外的和/或改进的长链和极长链不饱和脂肪酸产物和/或其制备方法。

发明概述