蓝子鱼高度不饱和脂肪酸合成的分子调控机制研究

由于海水鱼的高度不饱和脂肪酸(HUFA)合成能力很低，其饲料中需添加富含HUFA的鱼油才能满足正常生长对必需脂肪酸的需要，这制约配合饲料的研发、应用及其养殖业的发展。解决此问题的关键是要弄清HUFA合成的调控机制；然而，目前对此还知之甚少。我们的前期研究发现，黄斑蓝子鱼是研究HUFA合成调控机制较理想的模式鱼类；为此，本项目将在已克隆的蓝子鱼3种HUFA合成酶基因(cDNA)基础上,克隆其5'端调控序列及可能参与HUFA合成调控的4类转录因子(SREBP-1、PPAR、HNF-4、LXR)基因；主要从HUFA合成酶基因的转录调控方面，初步弄清HUFA合成的分子调控机制，实现理论上的重大突破；同时，研发提高鱼体HUFA合成能力的方法，为增加配合饲料中植物油替代鱼油的比例、促进配合饲料的研发和应用提供新的思路及技术支持。项目实施还有助于本课题组在海水鱼分子营养学方面的研究水平继续处于国际前列。

针对海水鱼类高度不饱和脂肪酸(HUFA)合成能力一般很低的问题，本项目以具有HUFA合成能力的海水鱼黄斑蓝子鱼为对象，对其HUFA合成调控机制进行研究，探讨提高鱼体HUFA合成能力的方法。项目按计划实施，基本达到预定目标，超额完成任务指标。主要结果如下：（1）阐明了黄斑蓝子鱼的HUFA合成途径。对克隆的两个脂肪酸去饱和酶及两个碳链延长酶基因进行功能鉴定，确定为Δ6/Δ5、Δ4去饱和酶，Elovl4、Elovl5延长酶，它们共同作用可以将18C多不饱和脂肪酸（PUFA）转化为20-22C HUFA。蓝子鱼是HUFA合成途径中所有关键酶基因被克隆的第一种海水硬骨鱼类；这是首次从脊椎动物中发现Δ4脂肪酸去饱和酶，也是首次从海水鱼中发现Δ6/Δ5双功能去饱和酶。（2）克隆了可能参与HUFA合成关键酶基因表达调控的4类转录因子的基因（即固醇调节元件结合蛋白SREBP、过氧化物酶体增殖激活受体PPAR、肝细胞核因子HNF以及肝X受体LXR），它们在脑、眼、肝和肠等脂肪代谢较活跃的组织中表达水平较高，提示其在脂类代谢活动中的调控作用。这是首次在海水鱼类中克隆到SREBP-1基因，也是首次从植食性海水硬骨鱼类中克隆到LXR、PPAR (α、β和γ)和HNF4α基因。（3）转录因子的mRNA表达水平与鱼体生活的水体环境盐度有关，在低盐环境中的表达水平较高与鱼体在该环境下的HUFA合成能力较强的结果一致，进一步说明其在 HUFA合成调控中的可能作用。（4）通过对去饱和酶基因启动子的克隆、序列分析和功能研究，发现启动子活性受脂肪酸底物调节，该作用可能与启动子上的SREBP1结合顺势作用元件相关。（5）通过养殖试验证实饲料中C18 PUFA能够提高蓝子鱼HUFA合成关键酶的mRNA水平及鱼体肌肉的HUFA含量，结合植物油的来源、价格及其对生长的影响，确定配合饲料中亚麻酸/亚油酸的适宜比例为0.5:1。项目成果首次从分子水平上证实海水鱼具有HUFA合成能力，初步阐明蓝子鱼HUFA合成的转录调控机制，具有重要的理论意义和学术价值；对于指导海水鱼配合饲料的生产具有重要的实际意义。已在PNAS等国内外期刊发表论文5篇（其中SCI论文4篇）；待发表论文6篇；参加学术会议9次，其中国际会议4次；参会24人次，交流论文14篇；向Gen-Bank提交基因序列7个；已培养研究毕业研究生5名，在读研究生4名。