Acot5,也称为酰基辅酶A硫酯酶5,是一种重要的酶,参与脂肪酸的代谢过程。酰基辅酶A硫酯酶是一种酶家族,负责将酰基辅酶A分解成游离脂肪酸(FFA)和辅酶A。Acot5在细胞内主要存在于过氧化物酶体中,参与β-氧化过程中酰基辅酶A的降解。β-氧化是脂肪酸分解代谢的关键步骤,产生能量并生成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环,最终产生ATP。酰基辅酶A硫酯酶在脂肪酸的分解和利用中起着重要作用,影响能量代谢和脂质平衡。
酰基辅酶A硫酯酶5在多种生物学过程中发挥重要作用。例如,酰基辅酶A硫酯酶5在肝脏中参与脂肪酸的β-氧化,产生能量。酰基辅酶A硫酯酶5还参与脂肪酸的代谢和转运,调节细胞内的脂肪酸水平。此外,酰基辅酶A硫酯酶5还参与脂质代谢相关疾病的发生和发展,如肥胖、糖尿病和高脂血症等。
为了提高微生物脂肪酸生物燃料的生产效率,研究人员对酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的酰基辅酶A代谢进行了改造。通过构建双缺失菌株△faa1△faa4,并表达小鼠过氧化物酶体酰基辅酶A硫酯酶5(Acot5s)的截短版本,研究发现,该菌株能够积累更多的游离脂肪酸,且不饱和脂肪酸的比例更高。与野生型菌株和双缺失菌株△faa1△faa4相比,该菌株在稳定期时,细胞外总脂肪酸(TFA)的含量增加了6.43倍,其中不饱和脂肪酸占42%。此外,酰基辅酶A硫酯酶5的表达还恢复了△faa1△faa4菌株的生长,这表明游离脂肪酸可能不是该菌株生长抑制的原因。该研究结果表明,通过控制酰基辅酶A代谢,可以显著提高酵母菌中游离脂肪酸的产量,为微生物脂肪酸生物燃料的开发利用提供了新的思路和策略[1]。
酰基辅酶A硫酯酶5在脂肪酸的代谢和转运中起着重要作用。研究表明,酰基辅酶A硫酯酶5在组织中的表达存在差异,说明它们可能提供互补的系统来转运过氧化物酶体中的β-氧化产物。这些数据也解释了之前观察到的过氧化物酶体产生乙酰辅酶A/乙酰肉碱/乙酸盐的组织差异,并强调了不同器官中过氧化物酶体功能的差异[2]。
此外,研究表明,母体暴露于全氟丁烷磺酸(PFBS)可能在孕期和哺乳期对子代的脂质代谢产生影响。尽管暴露组与对照组在生化指标上的差异不显著,但转录组分析显示,暴露组中的差异表达基因与蛋白质消化和吸收、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路、细胞色素P450介导的异生物代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、胆汁分泌、不饱和脂肪酸(FA)生物合成以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢相关。此外,非靶向代谢组学分析还发现了17种差异代谢物。其中,磷脂酰丝氨酸[PS (18:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z))]、溶血磷脂酰乙醇胺(lysoPE (18:1(11Z)/0:0))和PS (14:0/20:4(5Z,8Z,11Z,14Z))与磷脂代谢紊乱显著相关。相关性分析表明,包括脂肪酸结合蛋白(Fabp4)、精胺氧化酶(Smox)、Fabp2、酰基辅酶A硫酯酶5(Acot5)、丝氨酸脱氢酶(Sardh)和含铜胺氧化酶3(Aoc3)在内的差异表达基因,与细胞色素P450介导的异生物代谢和甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢信号通路密切相关,这些基因与差异代谢物泛酸4'-磷酸高度相关。泛酸4'-磷酸与非高密度脂蛋白(non-HDL)和总胆固醇(TC)水平呈显著负相关。这些研究结果表明,母体PFBS暴露可能通过影响相关基因的表达和代谢分子的变化,对子代的脂质代谢相关通路产生潜在影响[3]。
为了提高基因编辑的效率和特异性,研究人员利用了具有多个相邻PAM位点的目标序列。研究发现,选择具有多个相邻PAM位点的目标序列作为编辑靶点,可以降低Cas9酶的脱靶效应。在菠萝中,研究人员构建了具有不同数量PAM位点的gRNA载体,并发现具有两个5'-NGG PAM位点的目标序列表现出更高的特异性和与Cas9蛋白结合的概率。此外,研究人员还发现,在菠萝突变体中,AcACS1、AcOT5、AcCSPE6和AcPKG11A等目标序列的突变以缺失为主。这些研究结果为提高基因编辑的特异性提供了新的思路和策略[4]。
综上所述,酰基辅酶A硫酯酶5是一种重要的酶,参与脂肪酸的代谢过程。酰基辅酶A硫酯酶5在脂肪酸的分解和利用中起着重要作用,影响能量代谢和脂质平衡。酰基辅酶A硫酯酶5在多种生物学过程中发挥重要作用,如肝脏中的脂肪酸β-氧化、脂肪酸的代谢和转运等。此外,酰基辅酶A硫酯酶5还参与脂质代谢相关疾病的发生和发展,如肥胖、糖尿病和高脂血症等。酰基辅酶A硫酯酶5的研究有助于深入理解脂肪酸代谢的生物学功能和疾病发生机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Chen, Liwei, Zhang, Jianhua, Lee, Jaslyn, Chen, Wei Ning. 2014. Enhancement of free fatty acid production in Saccharomyces cerevisiae by control of fatty acyl-CoA metabolism. In Applied microbiology and biotechnology, 98, 6739-50. doi:10.1007/s00253-014-5758-8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24769906/
2. Westin, M A K, Hunt, M C, Alexson, S E H. . Short- and medium-chain carnitine acyltransferases and acyl-CoA thioesterases in mouse provide complementary systems for transport of beta-oxidation products out of peroxisomes. In Cellular and molecular life sciences : CMLS, 65, 982-90. doi:10.1007/s00018-008-7576-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18264800/
3. Meng, Xi, Yu, Guoqi, Luo, Tingyu, Zhang, Jun, Liu, Yongjie. 2023. Transcriptomics integrated with metabolomics reveals perfluorobutane sulfonate (PFBS) exposure effect during pregnancy and lactation on lipid metabolism in rat offspring. In Chemosphere, 341, 140120. doi:10.1016/j.chemosphere.2023.140120. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37696479/
4. Shu, Haiyan, Luan, Aiping, Ullah, Hidayat, Zhan, Rulin, Chang, Shenghe. 2025. Utilizing Target Sequences with Multiple Flanking Protospacer Adjacent Motif (PAM) Sites Reduces Off-Target Effects of the Cas9 Enzyme in Pineapple. In Genes, 16, . doi:10.3390/genes16020217. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40004545/