Khảo sát gen liên quan đến con đường sinh tổng hợp lovastatin trong nấm chi Pleurotus

Thành phần dinh dưỡng chi Pleurotus

Pleurotus ostreatus là một trong số các loài Nấm Bào ngư được chọn để nghiên cứu nhiều nhất vì nó rất giàu dinh dưỡng như: vitamin, chất xơ, axit amin và khoáng chất, các phức hợp polysaccharides, proteins, sterols, nucleosides, axit gallic, flavonoid, axit chlorogenic, lycopene, β –carotene, v.v (Reis et al., 2011;. Đây là một polyketide có chức năng ức chế cạnh tranh làm giảm cholesterol (Krukemyer et al., 1987) thông qua việc ức chế 3- hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase – một enzyme xúc tác quá trình khử HMG-CoA để hình thành nên mevalonate trong quá trình tổng hợp nên cholesterol (Singer et al., 1988) giúp ngăn cản quá trình tổng hợp cholesterol trong cơ thể (Sumarmi et al 2004). Ngoài ra, tuy là cùng một loài nhưng hàm lượng lovastatin lại khác nhau vì chúng được thu lấy từ những nơi khác nhau như Pleurotus ostreatus thu nhận từ Nhật Bản có lượng lovastatin là 606,5 àg/g trọng lượng khụ, ở Đài Loan là 216,4 àg/g nhưng ở Hàn Quốc chỉ đạt 165,3 àg/g (Piska et al., 2017).

Các vitamin nhóm B có rất nhiều trong quả thể nấm, đặc biệt là thamine, pantotene acid, riboflavin, nicotinic acid, folic acid, pyridoxine, nicotinamid và cobalamin cũng như các vitamin khác như ergosterol, biotin, phytochinon và tocopherols (Mattiala et al., 2001).

Tiềm năng ứng dụng của Pleurotus

Axit amin tryptophan, cysteine, alanine và glycine có tác dụng hiệp đồng (hiệu ứng đồng vận) với vitamin C và E trong việc chống oxi hóa của cơ thể (Raman et al., 2021). Các loài Pleurotus phần lớn thuộc các loài nấm ăn đặc trưng với mùi vị thơm ngon và tính chất bổ dưỡng nên đây cũng chính là lí do Pleurotus đã sớm được trồng và khai thác làm thực phẩm trong suốt thời kì chiến tranh thế giới ở Đức (Kaufert et al., 1936). Chi nấm Pleurotus được chứng minh là thành phần tiềm năng trong việc tạo các sản phẩm thịt (Torres-Martínez et al., 2022) do vậy rất phù hợp cho những người ăn chay.

Trong đó, nổi bật là “Nghiên cứu định danh và khả năng sinh trưởng hệ sợi của các giống nấm bào ngư thương mại trên một số môi trường dinh dưỡng” của nhóm tác giả Bùi Ngọc, T et al., 2021; “Nghiên cứu về quy trình chế biến nấm bào ngư sấy tẩm gia vị ăn liền” của tác giả Nguyễn, T. Theo Durrington và Ramakrishman, sự tăng cholesterol (hypercholesterolemia) được hiểu là sự biểu hiện ở mức độ cao nồng độ cholesterol trong máu (Durrington 2003;. Chất này không những có chức năng làm giảm lipid trong máu, phòng ngừa bệnh Parkinson, Alzheimer và xơ vữa động mạch mà nó còn có chức năng kháng viêm và tăng cường tái tạo xương cho cơ thể (Upendra et al., 2013).

Các nhà khoa học hiện nay trên thế giới đang hướng đến nghiên cứu khảo sát khai thác các loài nấm ăn có khả năng sản xuất nguồn Lovastatin dồi dào với mục đích phát triển thuốc điều trị bệnh tăng cholesterol trong tương lai (Ramakrishnan et al., 2017). Choi et al., 2004 đã nghiên cứu thành công dịch chiết từ quả thể của Pleurotus ferulae có chức năng chống ung thư phổi và ung thư cổ tử cung sau khi thực hiện trên hai dòng tế bào SiHa và HeLa. 16 mà không tác động đến sự tăng sinh bình thường của các tế bào biểu mô tuyến vú MCF- 10A và tế bào ruột kết bình thường FHC (Jedinak and Sliva, 2008).

Gần đây, Pleurotus ostreatus là 1 trong 3 loài nấm đã được nhận định rất có tiềm năng nghiên cứu về khả năng kháng SARS-CoV2 (Elhusseiny et al., 2022). Dịch chiết từ Pleurotus ostreatus (CP- 800) cú nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) là 36,38 àg/ml đối với Stenotrophomonas spp., 145,52 àg/ml đối với Streptococcus agalactiae, Escherichia coli, Bacillus subtilis và Pseudomonas aeruginosa.

Kết quả giải trình tự

Sau khi thực hiện thành công việc khuếch đại trình tự gen mục tiêu LovD bằng phương pháp PCR, kiểm tra lại về kích thước sản phẩm bằng phương pháp điện di đã được thể hiện trước đó. Kết quả đã chứng minh rằng có sự hiện diện của gen LovD ở mẫu nấm bào ngư xám, để khẳng định tính chính xác của băng sản phẩm, mẫu được đem giải trình tự. Dựa vào Blast cho thấy trình tự gen của loài này mã hóa cho protein chưa biết chức năng cụ thể ở loài Pleurotus và giống với kết quả dự kiến khảo sát in silico.

Từ đó, kết hợp kết quả Blast này với kết quả khảo sát in silico và kết quả điện di, kết luận nghiên cứu đã khuếch đại thành công trình tự gen LovD tham gia con đường tín hiệu chuyển hóa Lovastatin ở loài Pleurotus. Đây là một enzyme tham gia xúc tác phản ứng gắn chuỗi bên α- metylbutyrat đến vị trí C8-hydroxy của axit monacolin J (MJA) trong bước cuối cùng của con đường chuyển hóa để tạo ra lovastatin (Kennedy et al., 1999; Hendrickson et al., 1999). Nếu không có sự hiện diện và biểu hiện của LovD thì sản phẩm cuối cùng có được từ con đường chuyển hóa chỉ là monacolin J mà không có sự hình thành Lovastatin (Martín et al., 2014).

Vì thế có thể kết luận rằng gen LovD có vai trò quyết định sau cùng đến việc sinh tổng hợp Lovastatin trong loài Aspergillus nói chung và loài Pleurotus mà nghiên cứu đang khảo sát nói riêng. Cùng với đó chứng minh có sự hiện diện của gen LovF ở mẫu nấm bào ngư xám, để khẳng định tính chính xác của băng sản phẩm, mẫu được đem giải trình tự. Như đã đề cập trước đó, theo Kennedy et al., 1999 thì gen LovF mã hóa cho lovastatin diketide synthase (LDKS), enzyme này chịu trách nhiệm cho sự tổng hợp chuỗi bên (2R)-2-methylbutyryl của lovastatin.

Một nghiên cứu về sự tương tác giữa protein–protein đã chứng minh rằng gen LovD và LovF đóng vai trò then chốt trong việc chuyển (2R)-2-methylbutyryl-CoA từ LDKS (được mã hóa từ gen LovF) đến cho transferase được mã hóa bởi gen LovD, do đó đảm bảo hiệu quả trong việc sinh tổng hợp lovastatin (Xie et al., 2006). Một nghiên cứu khác đã chứng minh sự tổng hợp Lovastatin đã được cho là có sự tương quan với việc tăng sự biểu hiện của gen LovF và LovB (Sorrentino et al., 2010).