Biểu hiện gen chịu trách nhiệm sinh tổng hợp hợp chất polyketid từ loại bọ Paederus fuscipes

Tóm tắt

Hợp chất polyketid (PK) là tập hợp các đơn vị có cấu trúc carboxylic; còn nonribosomal peptid (NRP) là tập hợp các acid amin. PK và NRP có nhiều tác dụng sinh học khác nhau như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt ký sinh trùng, kháng ung thư, giảm cholesterol máu. nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng các PK-NRP là sản phẩm chuyển hóa của hệ vi khuẩn cộng sinh với vật chủ. Quá trình phân lập gen chịu trách nhiệm sinh tổng hợp pederin (gen ped) từ P. fuscipes đã đưa ra những bằng chứng chứng tỏ gen ped thuộc hệ gen của vi khuẩn cộng sinh.Trong tự nhiên, các hợp chất có chứa halogen thường có hoạt tính sinh học như kháng sinh, kháng nấm,... Do vậy, biểu hiện nhóm gen này nhằm mục đích thu được một PK-NRP mới, từ đó sẽ xác định công thức hóa học cũng như tính chất sinh học của chúng.

Phương pháp nghiên cứu: Cosmid pPD7E4 thuộc thư viện gen của hệ gen vi khuẩn cộng sinh của bọ P. fuscipes, chứa toàn bộ gen ppp. Để biểu hiện gen ppp, pPD7E4 được tích hợp vào vector biểu hiện theo phương pháp tái tổ hợp đồng nhất. Hệ thống biểu hiện sử dụng bao gồm vector biểu hiện pJB861 và vi khuẩn biểu hiện Pseudomonas putida KT2440. Tạo vector pJB86 1 có đầu tận cùng tương đồng. Tái tổ hợp tương đồng giữa pPD7E4 và pJB861. Quá trình này thực hiện theo phương pháp tái tổ hợp tương đồng λ-RED. Chọn lọc tế bào E. coli chứa ADN tái tổ hợp. Biến nạp ADN tái tổ hợp vào vi khuẩn vật chủ P. putida KT 2440. Kiểm tra P. putida biến nạp.

Kết quả: Dựa trên trình tự ADN của hệ gen các vi khuẩn cộng sinh với loài bọ P. fuscipes, đã phát hiện một nhóm gen PKS-NRPS mới không phải là các gen mã hóa cho hợp chất pederin đã biết. Áp dụng phương pháp tái tổ hợp đồng nhất l RED, nhóm gen mới này có kích thước khoảng 37,5 kb nằm trên cosmid pPD7E4 đã được tái tổ hợp với vector biểu hiện pJB861 và sau đó biến nạp vào vi khuẩn vật chủ P. putida KT2440. ADN plasmid của P. putida tái tổ hợp được kiểm tra bằng cách phân tích trình tự nucleotid với các enzym cắt giới hạn. Còn các mARN của P. putida tái tổ hợp phiên mã từ toàn bộ nhóm gen PKS-NRPS được xác định bằng phản ứng RT-PCR. Như vậy, cho đến giai đoạn này, hệ thống vi sinh vật biểu hiện bao gồm vector biểu hiện pJB861 và vi khuẩn vật chủ P. putida KT2440 đã chứng tỏ là một công cụ hữu hiệu trong việc biểu hiện các gen PKS-NRPS. Kết quả của thí nghiệm này đã tạo dòng P. putida tái tổ hợp, đây là cơ sở giúp giai đoạn tiếp theo thu được hợp chất PK-NRP. Hợp chất chiết tách từ P. putida tái tổ hợp sẽ được xác định công thức hóa học cũng như hoạt tính sinh học.