• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1098-1102
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• 2009

Gamma-linolenic acid (GLA, C18:3 ${\Delta}^{6,9,12}$) is synthesized by a delta-6 fatty acid desaturase using linoleic acid (LA, C18:2 ${\Delta}^{9,12}$) as a substrate. To enable the production of GLA in the conventional yeast Pichia pastoris, we have isolated a cDNA encoding the delta-6 fatty acid desaturase from Cunninghamella echinulata MIAN6 and confirmed its function by heterogeneous expression in P. pastoris. Sequence analysis indicated that this cDNA sequence has an open reading frame of 1,404 bp, which encodes a 52 kDa peptide of 468 amino acids. This sequence has 64% identity to the previously reported delta-6 fatty acid desaturase from Rhizopus oryzae. The polypeptide has a cytochrome b5 domain at the N-terminus including the HPGG motif in the heme-binding region, as reported for other delta-6 fatty acid desaturases. In addition, this enzyme differs from other desaturases by the presence of three possible N-linked glycosylation sites. Analysis of the fatty acid composition demonstrated the accumulation of GLA to the level of 3.1% of the total fatty acids. Notably, the amounts of ginkgolic acid (C17:1) and palmitic acid (C16:0) were increased from 1.3% to 29.6% and from 15% to 33%, respectively. These results reveal that the modification of the fatty acid biosynthetic pathway by genetic manipulation in order to produce specific polyunsaturated fatty acids in P. pastoris is a promising technique.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권11호
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• pp.1555-1562
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• 2010

Development of the strain and the fermentation process of Hansenula polymorpha was implemented for the production of ${\gamma}$-linolenic acid ($GLA,\;C18:3{\Delta}^{6,9,12}$), an n-6 polyunsaturated fatty acid (PUFA) that has been reported to possess a number of health benefits. The mutated ${\Delta}^6$-desaturase (S213A) gene of Mucor rouxii was expressed in H. polymorpha under the control of the methanol oxidase (MOX) promoter. Without the utilization of methanol, a high-cell-density culture of the yeast recombinant carrying the ${\Delta}^6$-desaturase gene was then achieved by fed-batch fermentation under glycerol-limited conditions. As a result, high levels of the ${\Delta}^6$-desaturated products, octadecadienoic acid ($C18:2{\Delta}^{6,9}$), GLA, and stearidonic acid ($C18:4{\Delta}^{6,9,12,15}$), were accumulated under the derepression conditions. The GLA production was also optimized by adjusting the specific growth rate. The results show that the specific growth rate affected both the lipid content and the fatty acid composition of the GLA-producing recombinant. Among the various specific growth rates tested, the highest GLA concentration of 697 mg/l was obtained in the culture with a specific growth rate of 0.08 /h. Interestingly, the fatty acid profile of the yeast recombinant bearing the Mucor ${\Delta}^6$-desaturase gene was similar to that of blackcurrant oil, with both containing similar proportions of n-3 and n-6 essential fatty acids.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제18권4호
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• pp.562-566
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• 2005

This study was conducted to investigate the developmental relationship between fatty acid composition in different lipid fractions and stearoyl-CoA desaturase (SCD) gene expression in steer muscles during growth. Twenty Hanwoo steers were used at 6, 12, 18, 24 and 30 months of age. Fatty acid composition and SCD mRNA level were analyzed. In the total lipid fraction, developmental profiles of C18:1, as the product of SCD enzyme, and SCD mRNA level were significantly increased between 6 months and 12 months of age. During this period, the percentage of C18:1 increased from 31.9% to 49.5% in the total lipid. The increased C18:1 level was maintained until 30 months of age within the range of 44.8- 49.9%. In contrast, the C18:0 composition decreased with age and this decrease was compensated by the increase of the C18:1. However, the sum of C18:0 and C18:1 was changed before and after 12-month old by a 20% increase. Unlike the C18 fatty acids, the C16 fatty acids such as C16:0 and C16:1 did not show a consistent change with age in steers' muscle. On the other hand, C18:2 proportion as a major polyunsaturated fatty acid in muscle was significantly reduced from 21.1% at 6 months of age to 4.4% at 12-months old and then this reduced level was maintained until 30 months within the range of 7.4-11.4%. As in the C18:1 composition during early stages, a 2-fold significant increase was observed in the $\Delta^9$-desaturase index of C18 fatty acid as a measure of SCD activity, but not in that of C16 fatty acid. Also, the steady-state level of SCD mRNA reached a peak at 12 months of age. Thus, the positive relationship between the C18:1 composition and the $\Delta^9$-desaturase (SCD enzyme) index of C18 fatty acid or SCD mRNA level was demonstrated during growth, but the negative relationship between the C18:2 composition and the above three indices was demonstrated at the same time, indicating that the sharp induction of SCD mRNA may be closely related to the dramatic reduction of C18:2, which is known as a suppressor of SCD gene expression during growth.

• 한국식품영양과학회지
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• 제36권10호
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• pp.1279-1286
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• 2007

본 연구에서 4주령 ICR 수컷 마우스에 쇠기름과 어유에 단독 또는 0.5% CLA를 첨가한 식이로 4주동안 사육하여 혈장과 간의 지방산 조성과 DSD와 FADS2의 유전자 발현을 관찰한 결과는 다음과 같다. CLA는 C18:2와 경쟁적으로 지방산의 elongation과 desaturation에 참가하며, CLA의 첨가는 BTC군에서 C20:4수준을 높여주는 효과가 있었다. 또, 지방산의 ${\beta}$-산화에 의해 생성되기도 하는 E22:6은 BTC군에서 간의 C22:6의 함량이 BT군보다 증가하였다. DSD와 FADS2는 쇠기름섭취군(BT, BTC)에서 발현이 유의적으로 증가하였는데, 특히 D5D의 발현은 BTC군이 다른 군보다 유의적으로 증가하였다. 이에 대한 지방산 전환 또한 BTC 군이 C18:2로부터 C20:4로로 불포화하고 elongation하는 비율이 혈장과 간 모두에서 가장 높았다. 결론적으로 BT에 CLA를 첨가한 경우에 지방산 조성의 변화와 FADS2와 DSD의 발현을 증가시켜 지방산의 불포화도를 높여서 eicosanoids 합성과 항상성에 영향을 미치는 것으로 나타났으나 FO에 CLA첨가시에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국육종학회지
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• 제42권5호
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• pp.507-514
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• 2010

땅콩의 delta 12 fatty acid desaturase 유전자의 염기서열에서 고 올레인산을 함유하는 F435를 선발할 수 있는 PCR 기초 분자표지마커를 제작하였다. 본 연구는 포인트 뮤테이션(point mutation)의 결과로 나타나는 고 올레인산을 SNP 마커를 이용하여 하나의 염기서열차이(아데닌 삽입)를 이용하여 판별할 수 있는 분자마커이다. 제작한 마커가 고 올레인산 관련 특이 마커인지 확인하기 위하여, 일반 땅콩 9 품종과 F435를 PCR 후 아가로스 겔 상에서 확인하여 고 올레인산 특이 분자마커임을 확인하였고, 조평 ${\times}$ F435의 $F_2$ 교배조합 41 계통을 이용하여 분리양상을 확인하였다. 그 결과 지방산 분석을 하지 않고도 고 올레인산 함유 계통을 손쉽게 선발할수 있었다. 특히, 헤테로 형질을 나타내는 계통도 선발 가능하였다. 분자마커의 결과가 지방산 수준에서 일치하는지 확인하기 위해 NIR 및 가스크로마토그래피 분석결과를 알아보았데 고 올레인산 관련 분자표지마커가 NIR 및 가스크로마토그래피 분석결과와 일치하였다. 고 올레인산 땅콩의 유전적 차이를 이용하여 분자표지마커를 개발 함으로서 고 올레인산 땅콩의 정확한 선발과 품종을 개발하는데 있어서 세대단축의 효과를 가져올 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제41권3호
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• pp.146-158
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• 2014

카멜리나(Camelina sativa)는 십자화과(Brassicaceae)에 속하는 유지작물이다. 카멜리나 종자에는 건물 중의 약 40%에 해당하는 저장 오일을 가지고 있고, 이러한 저장오일은 식품뿐만 아니라 산업재료로 이용이 가능하다. Microsomal delta-12 fatty acid desaturase2 (FAD2) 효소는 oleic acid를 linoleic acid로 전환시키는데, 종자 내 oleic acid의 함량 차이를 보이는 품종들에서 FAD2 유전자의 polymorphism이 보고되었다. 본 연구에서는 카멜리나(Camelina sativa L. 품종 CAME)에 존재하는 3개의 FAD2 유전자를 발달하는 종자로부터 분리하였다. 3개의 카멜리나 FAD2 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열은 카멜리나 품종 Sunesone과 SRS933으로부터 확인된 FAD2 유전자들과 여러 단자엽 및 쌍자엽 식물의 FAD2 유전자들의 염기서열 및 아미노산 서열과 상동성을 비교하였다. FAD2 효소의 활성을 결정짓는다고 알려진 histidine motif (HECGHH, HRRHH 그리고 HVAHH)와 효소 활성에 영향을 주는 SNP (single nucleotide polymorphism) 마커라고 알려진 소수성 아미노산 계열인 valine 혹은 isoleucine이 3 개의 카멜리나 FAD2에서도 잘 보존되어 있음을 확인하였다. 세개의 카멜리나 FAD2 유전자들 중 CsFAD2-1의 경우 카멜리나의 발달하는 조직에서 전반적으로 높은 발현 양상을 보이는 반면 CsFAD2-2와 CsFAD2-3.1은 꽃과 발달하는 종자에서 특이적인 발현을 보였다. 애기장대 fad2-2 돌연변이체에 3개의 카멜리나 FAD2를 각각 도입한 형질전환 식물체의 종자에는 애기장대 fad2-2 돌연변이체 종자대비 oleic acid의 함량이 감소하고, linoleic acid 함량은 증가하는 표현형이 관찰되었다. 이러한 결과는 카멜리나로부터 분리된 3개의 FAD2가 효소로서 활성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 더불어 분리된 카멜리나의 FAD2 유전자는 종자 오일 성분이 변화된 유지작물을 개발하는데 응용될 수 있을 것이다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.24-24
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• 2022

This present study was to identify a novel candidate gene that contribute to the elevated α-linolenic acid (ALA, ω-3) concentration in PE2166 from mutagenesis of Pungsannamul. Major loci qALA5_1 and qALA5_2 were detected on chromosome 5 of soybean through quantitative trait loci mapping analyses of recombinant inbred lines. With next generation sequencing of parental lines and Pungsannamul, and recombinant analyses, a potential gene, Glyma. 05g221500 (HD) controlling elevated ALA concentration was identified. HD is a homeodomain-like transcriptional regulator that may regulate the expression level of microsomal ω-3 fatty acid desaturase (FAD3) genes responsible for the conversion of linoleic acid into ALA in the fatty acid biosynthetic pathway. In addition, we hypothesized that combination of mutant alleles, HD and either of microsomal delta-12 fatty acid desaturase 2-1 (FAD2-1\ could reduce the ω-6/ω-3 ratio. In populations where HD, and FAD2-1A and FAD2-1B genes were segregated, combination of a hd allele from PE2166 and either of the variant FAD2-1 alleles were sufficient to reduce the ω-6/ω-3 ratio in seeds.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.463-471
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• 2018

들깨는 우리나라에서 재배되어온 대표적인 유지작물로 지질의 함량 중 알파리놀렌산의 함량이 60% 전후로 불포화도가 높아서 산패가 쉽게 일어나는 문제가 있다. 알파리놀렌산은 소포체 유래의 ${\Delta}15$ desaturase (FAD3)와 엽록체 유래의 ${\Delta}15$ desaturase (FAD7)에 의해서 합성된다. 엽록체 유래의 FAD7 유전자 발현의 손상없이 종자의 알파리놀렌산 함량을 낮추기 위해 소포체 유래 FAD3 유전자를 RNAi기법을 이용하여 발현을 억제하였다. 재배종인 엽실들깨의 배축을 이용하여 아그로박테리움 매개 형질전환법으로 제초제(바스타) 저항성을 가진 형질전환체 17개체를 획득하였다. 형질전환체는 0.3% (v/v) 바스타제초제를 이용하여 선발하였으며 Northern blot으로 FAD3 유전자의 발현이 억제되는 것을 확인하였다. 온실에서 수확한 12개체 종자 지방산 함량을 분석한 결과 알파리놀렌산 함량이 10-20% 2개체, 30-40% 7개체, 대조구와 비슷한 60%대 3개체를 획득하였다. 형질전환체의 $T_2$ 종자의 분리비와 지방산 조성을 분석한 결과 동형접합체 계통에서 6-10% 알파리놀렌산 함량을 보였으며 이형접합계통은 20-26% 알파리놀렌산 함량을 나타내어 동형으로 고정시 FAD3 유전자 발현이 상당히 강력히 억제됨을 확인할 수 있었다. 들기름의 지방산 중 알파리놀렌산 함량의 감소는 들깨의 산패를 방지하고 감마리놀렌산 등의 고가의 건강기능성 지방산 생산에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.