1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tóm tắt Luận án tiến sĩ Sinh học: Tách dòng, biểu hiện và nghiên cứu tính chất của endochitinase từ Bacillus thuringiensis phân lập ở Việt Nam

30 89 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Luận án được nghiên cứu với mục tiêu nhằm thu nhận được chủng vi khuẩn Bt bản địa có khả năng sinh chitinase cao và biểu hiện được chitinase tái tổ hợp trong E. coli phục vụ nghiên cứu sản xuất chế phẩm hỗ trợ khả năng diệt côn trùng của chế phẩm sinh học BT và ức chế nấm hại cây trồng.

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC TRỊNH THỊ THU HÀ TÁCH DỊNG, BIỂU HIỆN VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT   CỦA ENDOCHITINASE TỪ Bacillus thuringiensis PHÂN  LẬP Ở VIỆT NAM Chun ngành: Vi sinh vật học Mã số: 9 42 01 07 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Cơng trình được hồn thành tại Viện Cơng nghệ sinh học – Viện  Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học:   PGS. TS. Ngơ Đình Bính       Viện Cơng nghệ sinh học  2.   PGS. TS. Đồng Văn Quyền       Viện Cơng nghệ sinh học Phản biện 1:   PGS. TS. Lê Mai Hương Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên Phản biện 2: PGS. TS. Dương Văn Hợp Viện Vi sinh vật và Cơng nghệ sinh học Phản biện 3: PGS. TS. Bùi Thị Việt Hà Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận án sẽ  được bảo vệ  trước  Hội  đồng chấm luận án tiến sỹ  Phiên Chính thức tại: Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa   học và Cơng nghệ  Việt Nam, 18 Hồng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà  Nội Vào hồi:……giờ ngày… tháng… năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại: ­ Thư viện Quốc gia Việt Nam ­ Viện Cơng nghệ sinh học ­ Trang web của Bộ GDĐT DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Trinh Thi Thu Hà ̣ ̣ , Đơng Văn Qun, Đăng Văn Tiên, Ngơ ̀ ̀ ̣ ́   Đinh Binh (2014). Phân l ̀ ́ ập gen ma hoa endochitinase t ̃ ́ ừ vi  khuẩn Bacillus thuringiensis serovar kurstaki tai Ha Nơi.  ̣ ̀ ̣ Tạ p   chí Cơng nghệ Sinh học, 12(4): 757­763  Trinh Thi Thu Ha, ̣ ̣ ̀ Đông Văn Quyên, Ngô Đinh Binh (2017) ̀ ̀ ̀ ́   Biểu       tinh     protein   chitinase     Bacillus   thuringiensis  serovar  kurstaki  trong vi khuẩn  Escherichia coli.  Tạp chí Cơng nghệ sinh học 15(3): 571­579 3. Trinh Thi Thu Hà ̣ ̣ , Đơng Văn Qun, Ngơ Đinh Binh (2018) ̀ ̀ ̀ ́   Tối  ưu điều kiện biểu hiện nhằm nâng cao khả  năng sinh  tổng   hợp   chitinase     chủng   vi   khuẩn   tái   tổ   hợp     phương pháp bề  mặt đáp  ứng. Tạp chí Sinh học 40(1): 115­ 123, DOI: 10.15625/0866­7160/v40n1.10495 MỞ ĐẦU Trong nhiều năm  qua, thuốc  trừ  sâu  sinh học  Bacillus thuringiensis  (Bt)  đã  được nghiên cứu và ứng dụng để diệt trừ các loại côn trùng hại cây trồng. Trong  những năm gần đây, một số nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu tác dụng hỗ  trợ khả năng diệt côn trùng của enzyme ngoại bào (chitinase) đối với protein tinh   thể của Bt.  Chitinase được sử dụng như thuốc trừ sâu sinh học trong nông nghiệp nhờ khả  năng phân hủy chitin cấu trúc trong thành tế  bào của nấm, côn trùng gây bệnh ,  tăng hoạt tính diệt cơn trùng của chế  phẩm Bt và xử  lý các chất thải giàu chitin.  Ngồi ra, chitinase còn được  ứng dụng nhiều trong sản xuất chitooligosaccharide,   nano ­ chitin, N­acetyl D­glucosamine. Đây là những sản phẩm giá trị ứng dụng cao  và được sử  dụng trong   thực phẩm, nơng nghiệp, y dược. Vì vậy, việc  tìm ra  chủng sinh chitinase cao và  qui trình tạo ra chitinase  có hoạt tính cao bằng cơng  nghệ  gen nhằm góp phần tăng hiệu quả của chế phẩm sinh học  và khai thác ứng  dụng trong các lĩnh vực khác là rất cần thiết Xuất phát từ  những lý do trên, chúng tơi tiến hành lựa chọn đề  tài luận án:  “Tách   dòng,   biểu       nghiên   cứu   tính   chất     endochitinase   từ   Bacillus   thuringiensis phân lập ở Việt Nam” Mục tiêu của đề tài: Thu nhận được chủng vi khuẩn Bt bản địa có khả  năng sinh chitinase cao và   biểu hiện được chitinase tái tổ hợp trong E. coli phục vụ nghiên cứu sản xuất chế  phẩm hỗ trợ khả  năng diệt cơn trùng của chế  phẩm sinh học BT và ức chế  nấm   hại cây trồng Những đóng góp mới của luận án 1. Tuyển chọn được 36 chủng vi khuẩn  B. thuringiensis Việt Nam có khả năng  sinh tổng hợp chitinase cao 2. Luận án là cơng trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu một cách có hệ thống  về endochitinase (tự nhiên và tái tổ hợp) từ chủng  B. thuringiensis serovar kurstaki  MSS1.1 của Việt Nam có khả năng bảo vệ kép (Dual control) ­ vừa kháng nấm  F.  oxysporum, R. solani gây bệnh thực vật vừa tăng hoạt tính diệt cơn trùng của chế  phẩm BT nhằm phục vụ cho phát triển thuốc trừ sâu bệnh sinh học thế hệ mới    3. Bổ  sung cơ  sở  dữ  liệu nguồn gen chitinase của các chủng  B. thuringiensis  Việt Nam phục vụ cho nghiên cứu, đào tạo và ứng dụng sau này Cấu trúc của luận án Luận án gồm 159 trang được chia thành các phần: Mở đầu 4 trang; Chương 1:   Tổng quan tài liệu 34 trang; Chương 2: Vật liệu và phương pháp 19 trang; Chương   3: Kết quả 41 trang; Chương 4: Thảo luận 23 trang; Kết luận và kiến nghị 1 trang;   Các cơng trình cơng bố  của tác giả  1  trang; Tóm tắt kết quả  luận án bằng tiếng   anh 6 trang; Tài liệu tham khảo 17 trang; Phụ lục 13 trang. Luận án có 15 bảng số  liệu, 44 hình và 152 tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt và tiếng Anh NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (Bt) là vi khuẩn đất thuộc chi Bacillus, mơi trường sống  chính của Bt gồm đất, cơn trùng, hạt ngũ cốc, bề  mặt thực vật. Bt có dạng hình   que, gram dương, hơ hấp hiếu khí hoặc kị khí khơng bắt buộc, sinh bào tử, bào tử  hình oval, trong q trình hình thành bào tử  hầu hết các chủng Bt đều tổng hợp  protein tinh thể  độc đối với cơn trùng. Tùy theo thành phần protein cấu tạo khác  nhau mà các tinh thể có hình dạng khác nhau: hình cầu, hình lưỡng tháp, hình khối   lập phương…  Bt được phân loại theo nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó,  phương pháp phân loại theo de Barjac và Bonnefoi dựa trên ngun lý của phản   ứng kháng ngun ­ kháng thể được sử dụng rộng rãi (khi kháng ngun tiêm mao   kết hợp với kháng thể xảy ra phản ứng ngưng kết tạo cặn lắng màu trắng xuống   đáy  ống nghiệm có thể  quan sát bằng mắt thường. Dưới kính hiển vi quang học   hoặc đối pha có thể  quan sát thấy các tế  bào bị  cố  định lại khơng chuyển động   Trong qua trinh sinh tr ́ ̀ ưởng, phat triên vi khuân  ́ ̉ ̉ Bt con san sinh chât chuyên hoa ̀ ̉ ́ ̉ ́  co tiêm năng  ́ ̀ ứng dung rông rai trong nhiêu linh v ̣ ̣ ̃ ̀ ̃ ực như: môi trường, thực phâm, y ̉   tê, nông nghiêp, công nghiêp, công nghê sinh hoc… đo chinh la enzyme thuy phân ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̉   chitin (chitinase). Chitinase tư Bt đ ̀ ược biêt đên do tac dung t ́ ́ ́ ̣ ương hô gi ̃ ữa chitinase   va thuôc tr ̀ ́ ừ sâu sinh hoc̣  Chitinase san sinh t ̉ ừ Bt. pakistani co kha năng lam tăng ́ ̉ ̀   hoat tinh diêt âu trung  ̣ ́ ̣ ́ ̀ Spodoptera exigua cua chung Bt DL5789 lên 2,35 lân (Liu et ̉ ̉ ̀   al., 2002). Năm 2011, Usharani phân lâp đ ̣ ược gen exochitinase co kich th ́ ́ ươc 1129 ́   bp, ma hoa 360 acid amin va khang 4 loai nâm gây bênh th ̃ ́ ̀ ́ ̣ ́ ̣ ực vât. Vào năm 2015, ̣   các nhà khoa học Trung Quốc đã phân lập gen chi9602 mã hóa chitinase họ 18 từ  chủng  B. thuringiensis  YBT­9602, rồi tiến hành gây đột biến gen và biểu hiện   trong E. coli. Hoạt tính thủy phân chitin của đột biến ChiW50A tăng 60% với yêu   cầu về  pH, nhiệt độ, ion kim loại tương tự  như  chủng dại. Hơn nữa, đột biến   ChiW50A thể  hiện khả  năng kiểm soát sâu bệnh và hoạt động kháng nấm. Tác   động cộng hưởng đáng kể  của đột biến này với các chế  phẩm bào tử  ­ tinh thể   B. thuringiensis  chống lại  ấu trùng  Helicoverpa armigera   Caenorhabditis  elegans và khả năng ức chế sự phát triển một số nấm gây bệnh thực vật (Ni et al.,   2015) Qua thời gian dài phát triển đến năm 2016, gen  chiA mã hóa endochitinase của  chủng  B. thuringiensis  subsp  tenebrionis  DSM­ 2803 đã được tạo dòng và biểu  hiện trong E. coli. Protein tái tổ hợp có gắn thêm đoạn 6­Histidine được tinh sạch  bằng sắc ký ái lực. Emzym tái tổ  hợp tinh sạch có tác dụng làm giảm sự  tăng  trưởng của nấm  Colletotrichium gloeosporioides  – tác nhân gây bệnh thán thư   ở  thực vật (Fuente­Salcido et al., 2016) Từ những ứng dụng của chitinase từ Bt nêu trên cho thấy, qua trinh nghiên c ́ ̀ ưú   đây đu vê chitinase t ̀ ̉ ̀ ừ khâu phân lâp chung Bt co kha năng sinh chitinase đên viêc ̣ ̉ ́ ̉ ́ ̣   lựa chon điêu kiên môi tr ̣ ̀ ̣ ương thich h ̀ ́ ợp cho viêc nâng cao kha năng tông h ̣ ̉ ̉ ợp  chitinase, xac đinh cac điêu kiên anh h ́ ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ưởng tơi hoat tinh enzym; cung nh ́ ̣ ́ ̃ ư viêc nhân ̣   dong va biêu hiên gen ma hoa chitinase t ̀ ̀ ̉ ̣ ̃ ́ ừ vi khuân Bt trong  ̉ E. coli đê nâng cao hoat ̉ ̣  tinh thuy phân chitin nhăm hô tr ́ ̉ ̀ ̃ ợ  hoat tinh diêt sâu cua chê phâm BT va kha năng ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̉ ̀ ̉   khang nâm gây bênh th ́ ́ ̣ ực vât la h ̣ ̀ ương nghiên c ́ ứu cân thiêt đê tăng hiêu qua cua ̀ ́ ̉ ̣ ̉ ̉   chê phâm sinh hoc ́ ̉ ̣ 1.2. Chitinase Chitinase (EC 3.2.1.14) thuộc nhóm enzyme thủy phân, là enzyme xúc tác quá   trình phân hủy cơ  chất chitin khơng tan trong nươc thành các s ́ ản phẩm chitin­ oligosaccharide hòa tan trong nước thơng qua q trình thủy phân liên kết  β­(1,4)­   glucoside giữa C1 và C4 của hai phân tử N­acetyl Glucosamine liên tiếp nhau trong  chitin. Dựa vào trình tự  amino acid đầu ni tơ, sự  định vị  của enzyme, điểm đẳng  điện, peptide nhận biết và vùng cảm  ứng, người ta phân loại chitinase thành 5   nhóm: Nhóm I, nhóm II, nhóm III, nhóm IV và nhóm V. Dựa vao phan  ̀ ̉ ưng phân căt ́ ́  chitin, chitinase được phân thành 2 dang: d ̣ ạng 1 là endochitinase (EC.3.2.1.14),   dạng       exochitinase   gồm     loại     chitobiosidase   (EC.3.2.1.29)     N­acetyl   glucosaminidase (EC.3.2.1.30). Dựa vao câu truc phân t ̀ ́ ́ ử, chitinase được chia thanh ̀   3 ho: glycohydrolase 18, 19 va 20 ̣ ̀ Cac chitinase co nguôn gôc khac nhau co thanh phân câu tao va câu truc khac ́ ́ ̀ ́ ́ ́ ̀ ̀ ́ ̣ ̀ ́ ́ ́  nhau. Sự khác nhau về  cấu trúc của các enzyme còn thể  hiện  ở sự sắp xếp trong   khơng gian của các chuỗi polypeptide, các trung tâm xúc tác và các vùng liên kết cơ  chất. Sự  khác nhau về  cấu trúc khơng gian của các enzyme dẫn tới sự  khác nhau    các tính chất hóa lý của chúng. Cấu trúc điển hình của chitinase gồm 3 vùng:   vùng xúc tác (catalytic domain), vùng fibronectin (fibronectin­like domain: FLD) và  vùng liên kết cơ chất (chitin­binding domain: CBD).  Tùy thuộc vào cấu trúc và nguồn gốc của chitinase ma ho ̀ ạt tính enzyme mạnh   nhất   nhiệt độ  và pH khac nhau. Anh h ́ ̉ ưởng cua các ion kim lo ̉ ại, chất tẩy rửa,  dung mơi hữu cơ  đơi v ́ ơi chitinase t ́ ừ cac ngn thu nhân khac nhau cung có s ́ ̀ ̣ ́ ̃ ự  khác nhau Dựa   vaò   phan̉   ưng ́   phân   căt́   chitin,   chitinase     phân   thành     dang: ̣   endochitinase và exochitinase. Endochitinase là nhóm enzyme phân cắt nội mạch   chitin một cách ngẫu nhiên tạo các đoạn oligosaccharide với mức trùng hợp khác   nhau, exochitinase là enzyme phân cắt chitin từ một đầu cho sản phẩm chính là các  đơn phân N­acetyl­D­glucosamine. Do kiểu phân cắt đặc biệt mà endochitinase  thích   hợp   với     chất     chitin     vách   tế   bào   nấm   chứa   chitin     so   với   exochitinase. Vì vậy, endochitinase có khả  năng  ức chế  sự phát triển của một số  nấm gây bệnh thực vật và làm tăng hoạt tính diệt cơn trùng của protein tinh thể Bt.  Đê tăng hiêu qua diêt côn trung cua đôc tô Bt va khăc phuc tinh khang thuôc cua côn ̉ ̣ ̉ ̣ ̀ ̉ ̣ ́ ̀ ́ ̣ ́ ́ ́ ̉   trung gây hai, cac nha khoa h ̀ ̣ ́ ̀ ọc trên thế  giới đã nghiên cứu sử dung hôn h ̣ ̃ ợp giưã   protein đôc t ̣ ố Bt vơi chitinase (đ ́ ặc biệt là với endochitinase) Chitinase được tạo ra từ nhiều lồi vi sinh vật trong tự nhiên, trong đó vi khuẩn  được xem là đối tượng sản sinh chitinase phong phú nhất. Trong các lồi vi khuẩn  thì Bt ln sản sinh chitinase với hoạt tính cao và chitinase của vi khuẩn Bt thích  hợp nhất với cơ chất là bột chitin từ vỏ tơm. Tuy nhiên, chitinase từ các chủng tự  nhiên thường tạo ra với hàm lượng rất thấp. Các nhà khoa học đã nghiên cứu sử  dụng cơng nghệ  protein tái tổ  hợp để  sản xuất  chitinase qui mô công nghiệp   Hướng đi này giúp nâng cao năng suất sinh tổng hợp enzyme đồng thời lượng   enzyme thu được dễ dàng tinh sạch hơn khi sử dụng chủng tự nhiên. Hệ biểu hiện   E. coli thường được lựa chọn để  biểu hiện gen ngoại lai do  E. coli dễ  nuôi cấy  trên môi trường rẻ tiền, tốc độ sinh trưởng nhanh nên co kha năng tông h ́ ̉ ̉ ợp lượng   lơn protein tai tô h ́ ́ ̉ ợp. Hàm lượng protein tái tổ hợp thu được phụ thuộc rất nhiều   vào điều kiện lên men chủng tái tổ hợp: nhiệt độ  và thời gian cảm ứng, loại chất  cảm  ứng và nồng độ  chất cảm  ứng, mật độ  tế  bào tại thời điểm cám  ứng. Khi   biểu hiện ở điều kiện tối ưu nhất thì hàm lượng protein tái tổ hợp sẽ thu được ở  mức tối đa, đồng nghĩa với việc hạ giá thành sản phẩm tái tổ hợp.   Một số  chitinase từ  vi khuẩn Bt và những lồi khác đã được biểu hiện thành  cơng    E   coli   Vào   năm   2013,   hai   gen   chitinase   LbCHI31     LbCHI32   từ  Limonium bicolor đã được biểu hiện trong E. coli BL21, enzyme tái tổ hợp tạo ra  dưới 2 hình thức là nội bào và ngoại bào. Protein tái tổ  hợp ngoại bào được tiết   vào mơi trường ni cấy giúp thuận lợi trong việc thu hồi sản phẩm và đặc biệt   protein ngoại bào có hoạt tính enzyme cao hơn so với protein tái tổ  hợp nội bào  (Liu et al., 2013). Cũng trong thời gian này, tác giả Castaneda­Ramirez đã biểu hiện  gen mã hóa chitinase từ vi khuẩn Bt, chiA74 vào chủng  E. coli K12. Kết quả  thu  được protein tái tổ  hợp có hoạt tính enzyme tăng gấp khoảng 500 lần so với   E.  coli DH5α  (Castaneda­Ramirez et al., 2013). Gần đây, Fuente­Salcido và cộng sự  đã tạo dòng và biểu hiện gen  chiA  mã hóa endochitinase từ  chủng vi khuẩn Bt   tenebrionis  DSM­2803 trong  E. coli. Protein tái tổ  hợp có kích thước khoảng 74  kDa được tinh sạch qua cột sắc ký ái lực có khả  năng  ức chế  sự  phát triển của   nấm Colletotrichium gloeosporioides gây bệnh thán thư ở thực vật (Fuente­Salcido   et al., 2016) Như vậy, chitinase co y nghia quan trong trong đ ́ ́ ̃ ̣ ời sông, đăc biêt v ́ ̣ ̣ ới xu hương ́   phat triên môt nên nông nghiêp sach, bên v ́ ̉ ̣ ̀ ̣ ̣ ̀ ưng thi cac loai phân bon, thuôc bao vê ̃ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̉ ̣  thực vât h ̣ ưu c ̃ ơ hoăc co nguôn gôc sinh hoc đang đ ̣ ́ ̀ ́ ̣ ược đê cao nghiên c ̀ ứu va phat ̀ ́  triên.  ̉ Ở Việt Nam, các nghiên cứu về chitinase chủ yếu tập trung vào quá trình tối   ưu sinh tổng hợp chitinase  ở một số lồi vi sinh vật nhằm thu nhận lượng enzym   cao nhất, nghiên cứu tính chất của chitinase và biểu hiện gen chitinase trong thực   vật giúp cây trồng có khả năng chống lại một số nấm gây bệnh. Do đó q trình  biểu hiện gen mã hóa chitinase từ Bt nhằm thu enzym có hoạt tính cao, có tác dụng   ức chế  sự phát triển của một số nấm gây bệnh cây trồng, đồng thời hỗ  trợ  hoạt   tính diệt sâu của protein tinh thể Bt là một hướng nghiên cứu mới và rất cần thiết    Việt Nam. Hướng nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả  của chế  phẩm   sinh học bảo vệ cây trồng CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu Các mẫu đất và lá (320 mẫu), kit huyết thanh, nấm F. oxysporum và R. solani,  sâu tơ (Plutella xylostella), sâu khoang (Spodoptera litura), cặp mồi chi F và chi R  để  khuếch đại gen chiA mã hóa chitinase. Plasmid pGEM®­Teasy (Promega) được  sử  dung trong thi nghiêm tach dong gen. Vector pET28b(+) (Novagen) đ ̣ ́ ̣ ́ ̀ ược sử   dung đê thiêt kê vector biêu hiên gen  ̣ ̉ ́ ́ ̉ ̣ chiA trong E. coli 2.2. Phương pháp  ­ Phân lập vi khuẩn Bt theo phương pháp của Thiery và Frachon (1997) ­ Phân loại vi khuẩn Bt theo phương pháp của de Barjac va Bonnefoi (1990) ̀ ­  Hoạt  tính chitinase  được  định tính theo phương pháp khuếch tán trên  đĩa   thạch ­ Định lượng chitinase theo phương pháp Miller (1959) ­ Hàm lượng protein được xác định theo phương pháp Bradford (1986) ­  Tách   chiết   DNA     vi   khuẩn     tiến   hành   theo   phương   pháp     Sambrook và Russell (2001) ­ Tối ưu điều kiện biểu hiện theo phương pháp bề mặt đáp ứng, sử dụng  phần  mềm Design expert 10.0.6 ­ Quá trình điện di protein được thực hiện theo phương pháp Laemli (1970) ­   Thí   nghiệm   Zymogram   (điện   di   khơng   biến   tính)   theo   phương   pháp   của  Barboza­Corona (2003) có cải tiến ­ Thử sâu theo phương pháp của Park và cộng sự (1997) ­ Thử  khả  năng kháng nấm và kiểm tra sự  thủy phân thành tế  bào nấm theo  Harighi và cộng sự (2007) 2.3. Sơ đồ nghiên cứu Tồn bộ q trình nghiên cứu được tóm tắt bằng sơ đồ sau: Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Phân lập vi khuẩn Bacillus thuringiensis có khả năng sinh chitinase ở Việt  Nam 3.1.1. Phân lâp vi khuân B. thuringiensis ̣ ̉ Từ 320 mẫu đất và lá thu thập từ 7 tỉnh thành khác nhau của Việt Nam đã phân   lập được 1026 khuân lac v ̉ ̣ ơi cac đăc tinh cua nhom  ́ ́ ̣ ́ ̉ ́ Bacillus cereus. Trong đó, đã  xác định được 452 khuẩn lạc là vi khn Bt nh ̉ ờ khả năng hình thành tinh thể cùng   với bào tử. Đã xác định được chỉ  số Bt là 0,44; tần suất xuất hiện Bt là 60,94%;   chủng sinh tinh thể  hình lưỡng tháp chiếm số  lượng nhiều nhất  (38,93 %), hinh ̀   câu ( ̀ 38,49%) va hinh lâp ph ̀ ̀ ̣ ương (1,54%). Môt sô chung ( ̣ ́ ̉ 4,64%) tao tinh thê dang ̣ ̉ ̣   không xac đinh. Hâu hêt cac chung đêu sinh môt loai tinh thê đăc tr ́ ̣ ̀ ́ ́ ̉ ̀ ̣ ̣ ̉ ̣ ưng nhưng môṭ   sô (1 ́ 6,37%) sinh cac tinh thê khac nhau ́ ̉ ́  (Bảng 3.1; Hình 3.1) Bang 3.1 ̉  Kết quả phân lập và xác định hinh dang tinh thê cua cac chung Bt phân lâp ̀ ̣ ̉ ̉ ́ ̉ ̣ Tỉnh  thành/khu  vực Số mẫu  có Bt/số  mẫu  kiểm tra  (%) Sơ chung ́ ̉   Bt/sớ  khuẩn lạc  kiêm tra ̉   (chi sơ  ̉ ́Bt) Tinh thể  hình  lưỡng  tháp Tinh thể  hình cầu Tinh thể  hình lập  phương Tinh  thể  hình  khác  Tinh  thể  hình  khơng  xác  12 ứng (oC) 25 28 30 34 37 (OD600nm) 1,45 ± 0,11 2,13 ± 0,12 2,07 ± 0,15 2,99 ± 0,09 3,41 ± 0,17 (U/ml) 0,76 ± 0,03 1,22 ± 0,08 2,27 ± 0,02 2,16 ± 0,07 1,12 ± 0,19                   A                                                                B Hình 3.6. Điện di protein rChiA biểu hiện ở các nhiệt độ khác nhau Hình A. Băng 1­5: protein tái tổ hợp biểu hiện ở 25, 28, 30, 34 và 37oC sau 6   giờ cảm ứng. Hình B. Protein tổng số, thể tan và thể vùi khi biểu hiện ở 30, 34 và   37oC; M: Maker protein 3.4.2.2. Nồng độ chất cảm cảm ứng Vector biểu hiện pET28b(+) có chứa promoter T7, q trình biểu hiện gen ngoại  lai cần được cảm ứng bởi IPTG, tuy nhiên cần phải xác định nồng độ chất cảm ứng   phù hợp, vừa đủ  để  trung hòa chất  ức chế  và khơng  ảnh hưởng đến giá thành sản   phẩm Chủng tái tổ  hợp E. coli BL21(DE3)pET28b/chiA  được biểu hiện   các nồng  độ  chất cảm  ứng IPTG khác nhau. Sau đó mẫu được thu hồi và đánh giá bằng   kiểm tra hoạt tính cùng với điện di SDS­PAGE (Hình 3.7A, B). Kết quả cho thấy,   ở n ồng đ ộ ITPG 0,05 mM thì hoạt tính enzyme đ ạt được cao nhất (đạt 3,17 U/ml)         1     2     3    4      5      6      7      8      9     M   kDa                      A                                                                                   B Hình 3.7. Kết quả di protein ChiA tái tổ hợp biểu hiện ở các nồng độ IPTG khác  nhau (A) và ảnh hưởng của nồng độ chất cảm ứng đến hoạt tính protein tái tổ hợp  (B) Giếng 1: Mẫu khơng cảm ứng (nồng độ IPTG là 0); Giếng 2­9: Protein tái tổ  hợp biểu hiện ở các nồng độ IPTG 0,05; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,3 và 1,5 mM;  13 Giếng M: Thang protein chuẩn 3.4.2.3. Thời gian cảm ứng Chủng tái tổ hợp được biểu hiện theo mơ tả ở phần phương pháp, mẫu được   thu sau các khoảng thời gian khác nhau để xác định hoạt tính enzyme. Kết quả cho   thấy, sau khi cảm  ứng 3 giờ hoạt tính enzyme của protein tái tổ hợp bắt đầu tăng   đến 9 giờ sau cảm ứng thì đạt cực đại (4,83 U/ml), kéo dài thời gian sau cảm ứng  đến 12 giờ thì hoạt tính bắt đầu giảm (chỉ còn 3,74 U/ml) 3.4.2.4. Mật độ tế bào tại thời điểm cảm ứng Mật độ  tế  bào trong mơi trường lên men  ảnh hưởng lớn đến q trình sinh   tổng hợp protein của chủng tái tổ hợp. Kết quả thể hiện hoạt tính enzyme đạt cao   nhất (5,73 U/ml) khi mật độ tế bào OD600nm = 0,7 3.4.2.5. Chất cảm ứng lactose Lactose được nghiên cứu như chất cảm ứng thay thế IPTG. Ở nồng độ lactose   7 mM mật độ  tế  bào đạt 4,34 đơn vị  và hoạt tính chitinase đạt cao nhất là 5,71  U/ml, hoạt tính này thấp hơn khơng đáng kể so với khi cảm ứng bằng IPTG nồng   độ 0,05 mM (hoạt tính 5,73 U/ml) (Hình 3.8A). Mặt khác, điện di protein tái tổ hợp   thu được từ mẫu cảm ứng bằng lactose và IPTG trên gel polyacrylamide cho thấy,   2 mẫu đều xuất hiện băng protein đậm trong khoảng 70 kDa, tương  ứng với  trọng lượng của protein ChiA (Hình 3.8B)                     A                                                      B Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ lactose đến hoạt tính chitinase và sinh  trưởng của chủng E. coli tái tổ hợp (A); Phổ điện di protein tái tổ hợp khi cảm  ứng bằng lactose (B) Hình B. Băng 1: protein rChiA khi cảm ứng bằng ITPG 0,05mM; Băng 2:   protein rChiA khi cảm ứng bằng lactose 7mM; M: Thang protein chuẩn 3.4.3. Tối ưu khả năng biểu hiện rChiA bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Những kết quả trên mới chỉ đánh giá được tác động độc lập của các yếu tố mà   chưa đánh giá được tác động cộng hưởng, tương tác giữa các yếu tố với nhau. Với  mục tiêu thu được protein ChiA có hoạt tính cao nhất, chúng tơi tìm sự tương tác  đồng thời của các yếu tố ảnh hưởng tới q trình sinh tổng hợp rChiA như: nồng   độ  chất cảm  ứng, thời gian cảm  ứng và mật độ  tế  bào tại thời điểm cảm  ứng   14 Tiến hành tối ưu theo phương pháp bề mặt đáp ứng với các miền khảo sát của 3   yếu tố  ảnh hưởng: Nồng độ  chất cảm ứng lactose (A) 5 ­ 7 mM; Thời gian cảm   ứng (B) 6 ­ 12 giờ và mật độ tế bào (C) (OD 600 nm) 0,6 ­ 1. Bằng phần mềm  Design  expert 10.0.6, thu được ma trận gồm 20 thí nghiệm cho 3 yếu tố  ảnh hưởng. Các  thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần Kết quả  phân tích hồi quy (Bảng 3.4) cho thấy mơ hình hồn tồn có ý nghĩa   thống kê với độ tin cậy 99,99%. Chuẩn F cho sự khơng tương thích của mơ hình là   5,01 chứng tỏ sự khơng tương thích của mơ hình là khơng có ý nghĩa, chỉ có 5,08%   (P = 0,0508) cơ hội xuất hiện lỗi do độ nhiễu gây nên Bảng 3.4. Kết quả phân tích hồi quy hoạt độ chitinase Thơng số Mơ hình A­Lactose B­Thời gian cảm ứng C­Mật độ tế bào AB AC BC A2 B2 C2 Độ lệch thực nghiệm  và mơ hình Sự khơng tương thích   mơ hình Sai số Phương sai tổng Tổng  phương  sai Bậc tự  Trung bình  phương sai  khác Chuẩn  Fisher Giá trị P 1 1 8,91 24,16 1,05 2,11 0,18 3,11 136,95 371,27 16,12 32,46 2,72 47,83

Ngày đăng: 10/01/2020, 18:53

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

Mục lục

    3.4.2. Nghiên cứu điều kiện biểu hiện gen chiA của chủng tái tổ hợp

    3.4.3. Tối ưu khả năng biểu hiện rChiA bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

    3.5.1. Nhiệt độ tối ưu và độ bền nhiệt

    3.5.5. Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w