[发明专利]ssl2084基因在合成中长链脂肪酸中的应用

说明书

本发明涉及ssl2084基因在合成中长链脂肪酸中的应用。一种在集胞藻中促进合成中长链脂肪酸的蛋白ssl2084，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明还涉及ssl2084基因在合成集胞藻中长链饱和脂肪酸中的应用。本发明首次公开了集胞藻PCC 6803的ssl2084基因在低温下对合成中长链饱和脂肪酸合成的重要作用，通过在集胞藻PCC 6803中利用过表达方法增加ssl2084基因的表达，突变株中C12:0、C16:0和18:0的含量显著增加，同时经低温处理后，突变株中C12:0，C16:0，C18:0的含量进一步增加；这改变了本领域通常认为低温容易合成不饱和脂肪酸的认识。

技术领域

本发明涉及ssl2084基因在合成中长链脂肪酸中的应用，特别涉及集胞藻PCC6803中ssl2084基因在低温条件下合成集胞藻中长链饱和脂肪酸的应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

脂肪酸是生物体基本组成之一，具有重要的生理功能。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。

多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids，PUFAs)是指含有两个以上双键且碳原子数为16～22的直链脂肪酸。是构成高等动、植物细胞的重要成分之一，对人体具有重要的生理功能，在营养学和医学领域有着重要作用。目前市场上的PUFAs仍无法满足人们的需求，且价格昂贵，存在潜在的污染问题进而影响生态可持续发展。多不饱和脂肪酸的合成以中长链饱和脂肪酸，特别是C12:0，C16:0，C18:0脂肪酸为原料基础。中长链饱和脂肪酸在脂肪酸去饱和酶的作用下，在特定部位产生双键，最终产生不饱和脂肪酸。因此增加中长链饱和脂肪酸的产量，可为多不饱和脂肪酸的合成奠定基础。

蓝藻(cyanobacteria)是地球上出现最早的光合自养原核生物，是最重要的原初生产者之一，能适应多种环境。并且多数蓝藻及其提取物对人畜无毒，是转基因研究的良好受体。集胞藻PCC6803(Synechocystis sp.PCC 6803)做为一种单细胞蓝藻，具有生长速度快、培养条件简单、不产生毒素、细胞结构简单、遗传背景清楚、方便分子操作等特点，适合于利用生物反应器大规模生产，是理想的蓝藻基因工程受体。

如何提高微藻中的脂肪酸含量已成为广泛研究的热点。而随着代谢工程技术的发展及日趋成熟，通过改造、阻断及引入新的代谢途径来提高细胞内不饱和脂肪酸的含量，可以在提高目标产物得率的同时减少副产物的生成。在众多方法中，基因工程手段已被证明是一种非常有效的方法而受到世界各国科学家的青睐，有关微藻脂肪酸代谢相关的基因工程研究仍处在起步阶段。研究表明，微藻在胁迫条件下生长时细胞分裂速率下降、细胞生长变得缓慢、新物质的合成会逐渐停止，但作为一种保护机制，脂肪酸的合成得以持续并积累。

在微藻脂肪酸代谢途径中，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体(Pyruvatedehydrogenase，pdh)的催化下氧化脱羧形成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A在乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase，ACCase)的催化下生成丙二酰辅酶A(Malonyl-CoA)。丙二酰辅酶A在丙二酰CoA酰基载体蛋白转移酶催化下，与酰基载体蛋白(Acyl carrier protein，ACP)结合，生成脂肪酸延长过程中碳链的供体丙二酰-ACP(Malonyl-ACP)。在脂肪酸合成酶(Fatty acids synthase，FAS)的作用下，malony-ACP经过一系列反应，最终能形成脂肪酸(Fatty acids，FAs)，如图1所示。