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高度不饱和脂肪酸(Highly unsaturated fatty acids, HUFAs)一般指双键数≥3、碳链长度≥20的长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA),其中具有重要生理功能的HUFA主要有花生四烯酸(AA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),它们是鱼体正常生长发育的必需脂肪酸。一般认为,淡水鱼具有将18C亚油酸和α-亚麻酸转化为HUFA的能力,而海水鱼的该种能力缺乏或很弱。近年来,本课题组在植食性的黄斑蓝子鱼(Siganus canaliculatus)中首次发现和证明海水鱼具有 HUFA 合成能力,也在该鱼中克隆到脊椎动物中的首个 Δ4脂肪酸去饱和酶(fatty acyl desaturase, fad)基因。目前,黄斑蓝子鱼所有HUFA合成关键酶的基因已被克隆,这为深入研究其HUFA合成调控机制提供了基础。为了探讨另外一种食性与黄斑蓝子鱼相同(植食性)、亲缘关系较近的海水鱼—金钱鱼(Scatophagus argus)是否也具有相似的HUFA合成系统,我们对金钱鱼HUFA合成关键酶的基因进行了克隆和功能鉴定,对其组织表达特性和营养调节进行了研究。主要结果如下： 1.采用RT-PCR和RACE-PCR方法,从金钱鱼中克隆到一个去饱和酶基因,cDNA全长为1972bp,包括237bp的3’非编码区,397bp的5’非编码区以及1338bp的开放阅读框,编码445个氨基酸。氨基酸序列与已克隆的鱼类Δ6或Δ5脂肪酸去饱和酶具有70％?85%相似性,且具有典型的脂肪酸去饱和酶的结构特性。经功能鉴定,该基因的表达产物仅具有Δ6去饱和酶活性,故为Δ6fad基因(GenBank登录号:KC508796)。 2.克隆到两个碳链延长酶(Elongases of very long-chain fatty acids, 简写为elovl)基因。一个延长酶的cDNA全长为1484bp,具有918bp开放阅读框,编码305个氨基酸。氨基酸序列与已克隆的鱼类碳链延长酶具有69%?97%相似性,且具有典型的碳链延长酶的结构特性。经功能鉴定,该基因的表达产物表现出典型的elovl4活性,故为elovl4基因(GenBank登录号:KF029624)。另一个延长酶的cDNA全长为1390bp,具有885bp的开放阅读框,编码294个氨基酸。氨基酸序列与已克隆的鱼类碳链延长酶具有71%?84%相似性,且具有典型的碳链延长酶的结构特性。经功能鉴定,该基因的表达产物表现出典型的elovl5活性,故为elovl5基因(GenBank登录号:KF029625)。 3.采用RT-PCR检测上述三个基因的组织表达特性,Δ6fad和elovl5在肝脏和脑中表达量最高,其次为肠和眼,而在脂肪组织、脾、肌肉、心脏和鳃等组织的表达水平较低。elovl4在眼睛中的表达量最高,在肝脏、脑、肠、脂肪组织、脾、肌肉、心脏和鳃等组织的表达水平极低或难以检测到。这说明,肝脏、脑和眼可能是金钱鱼HUFA合成的主要部位。 4.采用Real-timePCR方法检测以不同脂肪源饲料养殖的金钱鱼肝脏/眼中的HUFA合成关键酶基因的表达水平。结果发现,与鱼油饲料组鱼(对照组)相比,各植物油(含不同比例豆油和苏籽油)饲料组鱼的去饱和酶及碳链延长酶的基因表达水平都有上调,说明植物油能促进其mRNA表达。 综上所述,本研究从金钱鱼中克隆到三个HUFA合成关键酶基因,即Δ6fad、elovl5和elovl4。这些基因在肝脏、脑和眼等组织中的表达水平较高,说明其可能是金钱鱼HUFA合成的主要部位。饲料植物油对HUFA合成关键酶基因的mRNA表达水平具有上调作用。研究成果为鱼类HUFA合成系统的多样性增加了新的资料,对于丰富鱼类营养学、特别是分子营养学内容等具有较重要的理论意义和学术价值,为进一步研究鱼类HUFA合成的分子调控机制提供基础。