ω-6和ω-3脂肪酸脱氢酶家族系统进化与功能分化

文章利用生物信息学方法对ω-6和ω-3脂肪酸脱氢酶基因家族的氨基酸序列特征、系统进化及功能分化进行分析。结果表明,ω-6和ω-3脂肪酸脱氢酶氨基酸序列均含有3个保守的组氨酸基序（Hisbox）。质体类ω-6和ω-3脂肪酸脱氢酶氨基酸N-端序列均有数目不等的信号肽区域,并且在信号肽区中部发现1个由10个氨基酸残基组成的相对保守的疏水区,推测为该类酶信号肽的功能区域。多数植物微体ω-6和ω-3脂肪酸脱氢酶氨基酸C-端均有KKXX-like motif内质网滞留信号,而红花CtFAD2-3、CtFAD2-4、CtFAD2-5、CtFAD2-6和CtFAD2-7中没有检测到该滞留信号,但C-端序列富含芳香族氨基酸,同样具有内质网滞留信号的作用。系统进化分析可将所有序列分为4大类,结果显示ω-3脂肪酸脱氢酶在原核生物中由ω-6脂肪酸脱氢酶基因进化而来;并且植物质体和微体类ω-3脂肪酸脱氢酶均可再划分为单子叶和双子叶植物2个亚类,表明植物质体和微体类ω-3脂肪酸脱氢酶功能的分化早在单子叶和双子叶植物分化之前就已经形成;而植物微体类ω-6脂肪酸脱氢酶可细分为种子特异表达型和组成性表达型两类,是在双子叶植物形成之后才开始分化的。各亚群间的功能分化位点分析表明,除植物FAD3/植物FAD2外,在所有存在功能分化的亚群间,均存在后验概率值超过0.80的氨基酸位点,而这些位点主要分布在Hisbox I的前后两端以及Hisbox II的前端,表明这些位点变化对蛋白质功能域的大小或构象有着重要影响,对于亚群间功能分化起着非常重要的作用。