Направленные генные мутации изменяют содержание жира в масличных культурах

В Канаде из садовой настурции Tropaeolum majus была в полном виде получена кДНК, содержащая информацию о диацетилглицерол ацилтрансферазе 1(DGAT1, EC 2.3.1.20). Открытый для считывания участок этой ДНК, обозначенный как TmDGAT1, кодировал белок из 518 аминокислотных остатков, которые оказались высокогомологичными DGAT1 из других растений. TmDGAT1-ген экспрессировался исключительно в развивающихся семенах. Экспрессия рекомбинантного TmDGAT1-гена в дрожжевом «четверном» мутанте H1246MATalpha (DGA1, LRO1, ARE1, ARE2) восстанавливала способность «хозяина» этого модифицированного гена производить триацетилглицеролы (ТАГи). Рекомбинантный TmDGAT1-белок был способен утилизировать ряд (14)C-меченых доноров ацетил-КоА и акцепторов диацетилглицерола и мог синтезировать (14)C-триеруцин. В целом, полученные данные подтверждают факт, что TmDGAT1-ген кодирует ацетил-КоА-зависимую DGAT1. В исследованиях по трансформации растений специфичная для семян экспрессия TmDGAT1 была способна дополнить низкое соотношение ТАГ/необычная жирная кислота, характерное для фенотипа (DGAT1)-мутанта Arabidopsis AS11. Повышенная экспрессия TmDGAT1 в диком типе Arabidopsis, в Brassica napus и семенах рапса с высоким содержанием еруциновой кислоты привела к увеличению содержания жира (3,5%-10% в пересчете на сухой вес, или увеличение веса нетто 11%-30%). Целенаправленное генное модифицирование было проведено на шести предполагаемых функциональных районах TmDGAT1- энзима. Модификация серинового остатка в районе SnRK1-сайта вызвало увеличение DGAT1-активности на 38-80%, а повышенная экспрессия мутированного TmDGAT1 в Arabidopsis привело к возрастанию количества жира в семенах на 20%-50%. Таким образом, изменение серинового остатка в сайте протеинкиназы может быть использовано для увеличения DGAT1-активности, а экспрессию модифицированного DGAT1 можно применить для повышения содержания жира в масличных культурах.