基于脂质组学的海洋颗石藻病毒甾醇去饱和酶及脂肪酸去饱和酶基因功能分析

摘要

赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)宿主-病毒(E.huxleyi virus,EhV)的互作过程是影响海洋碳、硫生物地球化学循环及气候变化的重要环节。在共进化过程中,Eh V通过基因水平转移从宿主基因组中“劫获”了一组鞘脂从头合成相关酶基因,重构宿主脂代谢网络以支持病毒的特殊需求。目前,对病毒这组相关酶基因的生物学功能尚不十分清楚。以颗石藻病毒Eh V-99B1基因组中的甾醇去饱和酶(EhV-SD)和脂肪酸去饱和酶(Eh V-FAD)基因为研究对象,构建酿酒酵母重组表达载体p YES2/CT-SD和p YES2/CT-FAD,转化相应的基因缺陷型酵母菌株YMR015C和YGL055W获得重组酵母细胞株,进一步采用UPLC-Q-Exactive-MS非靶向脂质组学技术,比较分析重组酵母和缺陷型酵母细胞脂质的组成和含量变化。结果显示,Eh V-SD与Eh V-FAD基因在酿酒酵母中成功表达并具有生物学活性。Eh V-SD过表达显著改变了重组酵母细胞脂质代谢,含多不饱和酰基链的磷脂酰胆碱(PC,20︰4/20︰5/20︰6)和甘油三酯(TAG,12︰3)种类的丰度显著升高;而部分多不饱和脂肪酸(FA,16︰2/16︰4)和含多不饱和酰基链的磷脂酰甘油(PG,16︰2/18︰4)丰度则显著降低。Eh V-FAD过表达显著增加了重组酵母中单不饱和脂肪酸的生物合成,特别是棕榈油酸(C16︰1)和油酸(C18︰1)显著积累,而饱和脂肪酸的含量则显著降低,表明Eh V-FAD与酵母Δ9FAD具有类似的生物学功能。海洋病毒中脂质代谢相关新基因功能的确定,有助于从代谢角度深入认识海洋病毒-宿主的互作关系,也为相关功能基因在生物技术领域的应用提供科学依据。