嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶的基因表达调控机制分析.pdf

2010年11月
中国粮油学报
Vol25.No 11
第25卷第11期
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Nov.2010
嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶的基因表达调控机制分析
陈士华吴兴泉张慧曹健2
(河南工业大学',郑州45000)
(中原工学院2,郑州45000)
摘要对嗜酸乳杆茵亚油酸异构酶基因的启动子区进行了定位,证明该基因为单顺反子结构。分析该
酶的代谢途径证明亚油酸异构酶单独处于一条分支途径,无其他的酶与之协同作用。分析四种乳酸菌亚油酸
异构酶基因的上游调控区,发现了12个保守位点,可能在亚油酸诱导基因表达调控中起重要作用。确定该蛋
白N端无信号肽存在,但在N端25(27)~42位存在跨膜区,取向略微倾向于由外向内。证明嗜酸乳杆菌亚
油酸异枘酶的密码子偏好性与大肠杆菌的存在一定差异,可能影响亚油酸异构酶基因的表达,并提出了改造
方案。
关键词嗜酸乳杆茵亚油酸异构酶基因表达机制
中图分类号;Q71文献标识码:A文章编号:1003-0174(2010)11-0062-04
亚油酸异构酶可催化亚油酸转化为共轭亚油酸亚油酸的诱导,表达效率较低,但其原因尚未探明
( Conjugated linoleic acid,CLA),而共轭亚油酸是近而且关于该酶基因的表达调控机理的研究报导极
年来新发现的一种功能性脂肪酸,是具有共轭双键少,为此开展了本项目研究。
的十八碳二烯酸的统称。研究表明,CLA具有诸多
的生理功能,如抗癌、抗动脉粥样硬化、抑制脂肪积1分析方法
累、促进生长、激活免疫等。目前,利用化学异构法
乳酸菌亚油酸异构酶基因转录区的定位及序
制备可食用的达到营养要求的共轭亚油酸产品很困列分析
难,且成本高、价格昂贵,而利用生物技术方法(即利
利用已克隆的嗜酸乳杄菌亚油酸异构酶基因序
用业油酸异构酶转化法)生产CLA产品完全可以克列,采用htp:/w. ncbi. nlm. nih.or网Bla工具
服这些缺点,且生产出的共轭亚油酸组成单一,能够检索获得嗜酸乳杆菌全基因组序列及该基因的位
达到食品级保健食品的要求-]。
置。然后确定该基因上、下游序列,利用NPP软件
亚油酸异构酶可将双键在C-9和C-12位上分析启动子位置。采用同样方法获得罗伊氏乳杆
的亚油酸( Linoleic Acid,LA)特异的转化为双键在菌、植物乳杆菌、疮疤丙酸杆菌的亚油酸异构酶基因
C-10和C-12或C-9和C-11位上的共轭亚油上游调控区,通过Cuta软件对四种乳酸菌亚油酸
酸?。Iin等?对嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、德异构酶基因上游调控区进行序列比对分析。
氏乳酸乳杆菌乳酸乳球菌、嗜热链球茵等菌株所产1.2信号肽与跨膜结构分析
亚油酸异构酶的研究证明:嗜酸乳杄茵亚油酸异构
采用 Signalp软件对嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶蛋
衡转化LA为CLA的产率最高,因此,酸乳杆菌亚白质序列中信号肽的位置及切割位点进行预测,选
油酸异构酶引起了很多学者的关注。目前,关于嗜择 EXPASY Proteomics tools I中的 Tmpred工具,预测其
我乳杆菌亚油酸异构酶的发酵生产、分离纯化、酶学跨膜区段及取向。
特性等方面已取得了丰富的研究成果?。亚油酸异1.3密码子偏好性分析
构酶的基因已被克隆?,并证明该酶基因的表达受
通过密码子偏好性分析绘图网站htp:/geua
基金项目:河南省高校杰出科研人才创新工程项目(20 CX. echoed.de/ index.html中的 each codon ys. usage table
收稿日期:2009-11
功能网页进行,输人嗜酸乳杄菌亚油酸异构酶的基
作者筒介:陈上华,女,972年出生,副教授,分子生物学与生物因序列后,选择大肠杆菌( Escherichia ce)为宿主表
信息学
通讯作者:曹健,女,1969年出生,教授,微生物学
达系统,提交获得该基因和大肠杆菌密码子偏好性
万方数据
第25卷第11期
陈士华等嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶的基因表达调控机制分析
的对比结果。
分析发现在-10区下游第9个核苷酸恰好为A,应为
1.4嗜酸乳杄菌亚油酸异构酶代谢途径分析
转录起始位点。由上述分析可以确定42bp至87b
在KECG主页(htp:!/w. genome.jp/keg)间应为亚油酸异构酶基因的启动子。进一步分析发
上方的搜索栏中输入嗜酸杆菌亚油酸昇构酶的国际现,在转录起始位点下游第2至第7个核苷酸为a5
酶学编号EC5.2.1.5后,获得该酶的信息列表,并进ga9g,该序列位于转录启动位点和基因起始密码子
行整理分析。
ag间,符合原核生物SD序列特征,该区在基因翻译
中可与核糖体小亚基相互识别定位。
2结果与分析
该启动子主要元件如图1所示
2.1嗜酸乳杄菡亚油酸异构酶基因组定位
起录点
利用已克隆基因序列檢索 Genbank获得嗜酸乳
杆菌全基因组序列(NC006814.2),在该基因组中,亚
35区
10区
SD序列
油酸昇构酶结构基因序列位于634806~636581b
图1NPP软件预测启动子序列
间。该基因组公布时,未明确其具体功能,但发现其
利用 Blast软件在 Genbank中寻找与上述106bp
编码蛋白具有肌凝蛋自交又反应抗原( myosinー的非编码区序列具有较高相似性的DNA序列,搜索
crossreactive antigen)特征,因此命名为 myosin
得到多条相似序列,其中除本研究中的来自嗜酸乳
crossreactive antigen基因。
杆菌的DNA序列外,其他相似序列均来自“斑变形
2.2嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶基因转录区特征虫、果蝇、马鱼、小鼠、人类”等真核生物,可以匹配的
分析
相似序列的长度也较短(小于28bp)。由此可见,在
2.2.1嗜酸乳杆菌业油酸异枃酶基因转录区的定位原核生物中该启动子序列未见报导,说明关于该基
分析发现在嗜酸乳杆菌亚油酸异枃酶基因与其因的表达特性目前尚无研究。
上、下游基因间存在非编码区,而该基因下游转录区2.3四种乳酸茵亚油酸异构酶基因上游序列对比
的读码方向与该基因相反,因此可确定该基因独享
分析
个基因转录区,为单顺反子结构。一般原核基因中
采用2.1中的方法对嗜酸乳杆菌、罗伊氏乳杆
功能相关的基因会以多顺反子的形式存在于一个转录菌、植物乳杆菌和疮疱丙酸杆的亚油酸昇构酶的
区内,共同表达完成一个待定的功能,类似亚油酸异构基因进行了基因组定位,明确各菌株亚油酸异构酶
酶基因的单顺反子结构在原核生物中较少见
基因上游区序列。嗜酸乳杄菌亚油酸异构酶基因上
2.2.2嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶基因转录启动子游区序列为: atttatltagcaaaattggttaatttcttgcatatagaaagcgc
的定位
tttttttacaataagaatatgtaatataaaactatacttatacaggaaaagaggaca
嗜酸乳杆菌亚油酸异构酶基因上游106bp的非tc;罗伊氏乳杆菌亚油酸异构酶基因上游区序列
编码区序列为 Atttatttagcaaaattggttaatttcttgcatataga