最近，李光鹏教授课题组在英国皇家学会期刊《Open Biology》(二区；影响IF= 3.89)上发表题为“Generation of Fad2 and Fad3 transgenic mice that produce n-6 and n-3 polyunsaturated fatty acids”的研究论文。本研究首次将植物来源的脂肪酸去饱和酶fad2和fad3基因同时转入哺乳动物，Fad2可将不饱和脂肪酸的第12位C-C单键脱氢成C=C双键，将n-9催化生成n-6多不饱和脂肪酸；继而在Fad3的作用下，进一步将n-6催化生成n-3多不饱和脂肪酸。结果表明，fad2和fad3双转基因小鼠的n-3多不饱和脂肪酸的转化率与含量极显著提高。本研究为制备转基因家畜提供了技术思路和模型验证。
根据结构不同，脂肪酸可分为饱和脂肪酸（Saturated fatty acids, SFAs）与不饱和脂肪酸（Unsaturated fatty acids, UFAs），其中不饱和脂肪酸又分成单不饱和脂肪酸（Monounsaturated fatty acids, MUFAs）和多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids, PUFAs）。多不饱和脂肪酸参与机体脂类代谢、调控基因表达、维持细胞膜功能、影响机体免疫及血液生化特性等生理功能，因此PUFAs对动物生长、发育、免疫和存活发挥重要作用。PUFAs又可分n-3和n-6两大类。在哺乳动物脂肪酸合成过程中，软脂酸（Palmitic acid, PA; C16）通过碳链延长形成硬脂酸（Stearic acid, SA; C18），SA再经脂肪酸去饱和酶（Fatty acid desaturase, Fad）催化形成不饱和脂肪酸。由于哺乳动物缺乏Fad酶系，所以脂肪酸的去饱和及延长过程不能实现，只能通过饮食来摄取PUFAs以满足机体的健康之需。与哺乳动物不同，植物细胞内的Fad2酶，可将不饱和脂肪酸的第12位C-C单键脱氢成C=C双键，从而生成n-6不饱和脂肪酸，进一步的通过Fad3酶生成n-3不饱和脂肪酸。本研究通过原核显微注射的方法，分别获得了Fad3转基因小鼠与Fad2-Fad3双转基因小鼠。研究发现，Fad2-Fad3双转基因小鼠可以实现n-9 型MUFAs自发的转变为n-6型PUFAs，进一步转变为n-3型PUFAs，从而实现n-3型PUFAs的从头合成。因此，通过这种植物基因转动物体内的方法，能够生产出高不饱和脂肪酸的转基因家畜，在遗传层面上改良肉类品质，增加牛羊肉中脂肪酸的含量，改善人类膳食中脂肪酸组成。
李光鹏教授实验室的宋丽爽博士生和杨磊博士为本文的共同第一作者。该研究得到了国家转基因生物新品种培育科技重大专项、内蒙古自治区科技重大专项和国家重点实验室自主课题支持。
论文链接：https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsob.190140
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