摘要：为了提高芝麻含油量，可利用基因工程定向改造DGAT1酶的活性，从而提高芝麻含油量；为获得芝麻DGAT1酶活位点，本研究对DGAT1进行蛋白序列比对、结构分析、定点改造预测。结果表明芝麻DGAT1蛋白质存在九个跨膜区，在N端很长一段都没有出现跨膜区，大部分集中在C端；对跨膜区氨基酸进行点突变，筛选出突变成功率最高的点作为酶活位点突变点，从而得到最佳酶活位点，对酶活位点改变提供了有利的基础。为提高芝麻含油量提供有力的理论基础。

关键词：芝麻；DGAT1；跨膜区；酶活位点

Based on the directional transformation DGAT1 gene engineering enzyme activity research

Abstract: In order to enhance sesame oil content, the active sites of the SiDGAT1 enzyme could be engineering designed to improve the enzyme activity of SiDGAT1. In this study, sequence alignment, structural features and directed sites were analyzed using bioinformatics methods. The results showed that SiDGAT1 protein contain nine trans-membrane domains, the distribution of which is uneven. The long trans-membrane domain appears in the N end, mostly in C terminal. To improve the enzyme activity of SiDGAT1, point mutations within the conserved trans-membrane region were analyzed and optimized by online tools. The results showed that many amino acid sites are closely related to this enzyme activity. This study provides useful theory for enhance sesame oil contents.

Keywords: Sesame; DGAT1; Transmembrane region; Enzyme activity site

目录

摘要 1

Abstract 1

引言 1

1材料与方法 2

1.1实验材料 2

1.2芝麻DGAT1基因的检索 2

1.3DGAT1蛋白序列的比对与进化分析 3

1.4芝麻DGAT1蛋白结构域特征与活性位点预测 3

1.5芝麻DGAT1蛋白的定点改造与稳定性分析 3

2结果与分析 3

2.1芝麻DGAT1基因的鉴定 3

2.2芝麻DGAT1基因的序列特征 4

2.3芝麻DGAT1基因的系统进化关系 4

2.4芝麻DGAT1蛋白的跨膜特征与活性位点 5

2.5芝麻DGAT1蛋白的定点修饰与酶活特性 6

3讨论与结论 8

参考文献 10

致谢 12

基于基因工程定向改造DGAT1酶活研究

引言

芝麻（Sesamumindicum），又名脂麻、胡麻，是我国四大食用油料作物的佼佼者，是我国主要油料作物之一，具有较高的应用价值。植物的油脂在各植物生长发育过程中扮演着重要角色，是油料植物中最多的有机化合物之一，同时，植物油是生物柴油生产和人类饮食消费的可再生资源[1]。植物油脂经甲基化可以产

生植物柴油，生物柴油作为石油燃料的可替代品对于解决能源紧张意义重大[2]。植物油是食用脂类的主要来源，约占全世界脂类消耗的75%[3]。而且植物油含有丰富的不饱和酸，营养学和流行病学研究表明，长期使用富含不饱和脂肪酸的食用油，可通过增加血液中高密度脂蛋白与低密度脂蛋白的比率，从而降低人体血液中的胆固醇，减少动脉硬化的发生[4]。油脂合成后主要有2个去向：一是用来构成生物膜的甘油酯和磷脂；另一个是贮藏脂，常以三酰甘油(TAG)的形式存在，TAG是植物油脂的重要贮存形式。油分含量的高低主要受遗传基因控制[5]，基因通过控制其合成途径来控制油分的产生。三酰甘油合成的主要途径在20世纪五六十年代已经研究清楚，主要有单酰甘油途径（亦称MAG途径）和三磷酸甘油途径（亦称为Kennedy途径）[6]，无论是MAG途径还是Kennedy途径，最终都是由二酰甘油在二酰甘油酰基转移酶（DGAT）的催化下合成三酰甘油。因此，DGAT是合成三酰甘油的关键作用酶，也是仅有的限速酶。研究DGAT是催化三脂酰甘油生物合成的关键作用酶，主要控制植物种子中油脂的积累。DGAT对于研究三酰甘油的合成和提高植物中的油分含量意义重大。DGAT又被分为：DGAT1、DGAT2、DGAT3。经大量研究结果表明，DGAT1基因[7]是植物种子中三脂酰甘油积累的主要作用者。因此，通过改变DGAT1酶的基因位点可以有效改变DGAT1酶的活性，从而改变三脂酰甘油的大量积累，从而提高芝麻的产油量，从而提高我国芝麻的产能利用，为我国的芝麻的高油产提供有力的帮助。