近日，中國科學院昆明動物研究所梁斌課題組在脂肪酸合成途徑調控研究中取得進展。
不飽和脂肪酸，如油酸（OA）、花生四烯酸（AA）、DHA和EPA等是重要的脂類分子，參與生物膜構成、信號傳遞、能量儲存等。不飽和脂肪酸的合成由多個代謝酶。如去飽和酶（desaturases）、延長酶（elongase）等參與。脂肪酸去飽和化反應中，電子經細胞色素b5還原酶（cytocytochrome b5 reductase)傳遞給細胞色素b5（cytochrome b5），后者把電子傳遞給去飽和酶，激活的去飽和酶在脂肪酸碳鏈特定位置引入不飽和鍵，合成不飽和脂肪酸。但當前對于“識別不同脂肪酸碳鏈特定位置的不同去飽和酶是如何與相同或者完全不同的細胞色素b5還原酶和細胞色素b5組成電子傳遞復合物參與不飽和脂肪酸合成”的研究較為缺失。
模式生物秀麗線蟲有7個去飽和酶，分別是FAT-1至FAT-7，參與合成如油酸（OA）、花生四烯酸（AA）、DHA和EPA等所有不飽和脂肪酸。因此，秀麗線蟲是研究不飽和脂肪酸合成和調控的極佳動物模型。在以往研究中，梁斌課題組研究提出，FAT-1、2、3和4蛋白都具有一個細胞色素b5的結構域和一個去飽和酶結構域，電子經過細胞色素b5還原酶HPO-19/T05H4.4交給這些去飽和酶，合成多聚不飽和脂肪酸（BBA-Molecular and Cell Biology of Lipids, 2016）。FAT-5, 6和7是硬脂酰輔酶A去飽和酶（stearoyl-CoA desaturase, SCD），也稱之為Δ9去飽和酶。它們參與不飽和脂肪酸合成的第一步，即在飽和脂肪酸棕櫚酸C16:0和硬脂酸C18:0的第9位和10位碳原子間引入雙鍵，分別將其轉變為單不飽和脂肪酸棕櫚油酸C16:1(n-7)和油酸C18:1(n-9)。在以往研究中，梁斌課題組已揭示出SCD調控脂滴大小（Journal of Lipid Research，2013），發現金屬離子鋅和鐵互相拮抗調控SCD活性和脂肪合成（Journal of Lipid Research，2017，9月刊封面推薦）。然而，FAT-5、6和7蛋白缺乏細胞色素b5結構域，提示可能存在獨立的細胞色素b5蛋白。梁斌課題組通過蛋白同源性分析，在秀麗線蟲基因組中找到了2個可能編碼細胞色素b5的基因：cytb-5.1和cytb-5.2。進一步的功能研究發現，CYTB-5.1特異影響FAT-6/7的功能，參與C18:0轉化為C18:1(n-9)；而CYTB-5.2特異影響FAT-5的功能，參與C16:0轉化為C16:1(n-7)。蛋白共定位和免疫共沉淀實驗也證實，CYTB-5.1和CYTB-5.2能夠分別和FAT-6/7和FAT-5相互作用。此外，CYTB-5.1和CYTB-5.2的功能受阻，影響秀麗線蟲的脂肪累積、后代數目和壽命。
相關研究成果發表在國際脂代謝領域期刊BBA-Molecular and Cell Biology of Lipids上。該研究得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、中科院戰略性先導科技專項的資助。