IV. Phương pháp chọn lọc mô sau khi chuyển gen bằng gen pmi
3. Sự chuyển hóa mannose trong cơ thể
Mannose là một loại ựường ựơn và có liên quan mật thiết ựến các chu trình chuyển vật chất trong cơ thể, nó thường ở dạng kết hợp trong các glycoprotein và glycolipids hoặc ở dạng focose và sau ựó cũng nằm trong liên kết với các protein ựể tạo thành glycoprotein. Nguồn gốc của ựường mannose chắnh là ựường glucose. Mannose là dạng ựường tự do có trong một số loại trái cây như ựào, táo, và camẦnhưng chỉ ựược hấp thụ chỉ khoảng 12% so sự hấp thu gluco trong dạ dày ruột của chuột (Deuel và ctv, 1939). Mannose có thể ựược phóng thắch từ glycoprotein và glycolipid bởi hoạt ựộng của mannosidase trong dạ dày ruột nhưng các thông tin về quá trình này vẫn còn rất ắt. đường mannose và fucose ựược tìm thấy ở nhiều dạng khác nhau của glycoprotein. Mannose cũng ựược tìm thấy trong thành phần của polysaccharide ựược cấu tạo chỉ từ các ựơn vị mannose, gọi là mannan. Mannan ở nấm men ựược cấu tạo từ D-mannose và hiện diện trong vách tế bào của nấm men, chỉ khoảng 16% trọng lượng khô của nấm men bánh mì là mannose (Falcone và ctv, 1956). Mannan với 1-4 ựơn vị liên kết cũng ựược tìm thấy ở quả dừa ngà (Hudson và csv, 1934).
34
Hình 2.11: Cấu tạo hóa học ựường Mannose và Mannose-6-phosphate. Quá trình chuyển hóa mannose ựược thể hiện ở hình 2.12. Mannose ựược tạo ra từ mannose-6-phosphate (M-6-P), và mannose-6-phosphate (M-6-P) lại ựược tạo ra từ fructose-6-phosphate (F-6-P) thông qua hoạt ựộng của enzyme phosphomannoisomerase (PMI). Enzyme phosphoglucoisomerase (PGI) ựược phát hiện ựầu tiên bởi Lohmann( 1933). Trong quá trình nghiên cứu dịch trắch từ nấm men người ta thấy rằng enzyme này vẫn có thể chuyển hóa ựược M-6-P từ F-6-P nên trong có một số ý kiến cho rằng trong dung dịch enzyme PGI có một loại enzyme riêng biệt với PGI (Slein và ctv, 1950), và nó ựược ựặt tên là PMI. Slein( 1950) ựã chứng minh ựược rằng PMI là một enzyme riêng biệt với PGI nhưng ông không thể tìm ra cách ựể tách riêng PMI trong quá trình hoạt ựộng của PGI.
Thành tựu ựầu tiên trong việc tách chiết PMI ra khỏi PGI của nấm men ựó là kết quả nghiên cứu của Noltmann và Bruns (1958). Trong mỗi phân tử PMI có chứa một nguyên tử kẽm(Gracy, 1968), và trọng lượng phân tử khoảng 45,000(Bruns, 1958). Trên thực tế người ta sử dụng mannose như là một ựộc chất cho con Ong mật bởi vì ong mật không có enzyme PMI chuyển mannose. PMI cũng ựược tìm thấy trong mô cơ của thỏ(Kizer và ctv, 1960). Nó cũng ựược tìm thấy trong các bộ phận của người như niêm mạc ruột, thận, tim, gan, não, phổi
35
(Alvarado và ctv, 1957), lá lách (Kizer và ctv, 1960), tế bào hồng cầu (Bruns và ctv, 1958), và trong các loại tế bào biểu mô.
Mannose ựược phosphoryl hóa bởi enzyme trong cơ thể thành M-6-P, và quá trình này cần sử dụng ATP. điều này ựã ựược nghiên cứu ở nấm men (Berger và ctv, 1946) và ở não (Sols, 1954). Emzyme Glucose-6-phosphatase cũng giúp tạo ra M-6-P và orthophosphate từ mannose và pyrophosphate (Beutler và ctv, 1969) .M-6-P ựóng vai trò như một cơ chất cho Glucose-6-phosphatase tạo ra orthophosphate và mannose. Sự phosphoryl hóa mannose bị ức chế cạnh trạnh bởi glucose và quá trình phosphoryl hóa glucose cũng bị ước chế ngược lại bởi mannose. Sự hoạt ựộng của PMI hiện diện trong tế bào hồng cầu và thay ựổi tùy theo ựộ tuổi của tế bào, ựược tăng cao ở các tế bào còn trẻ. Sự tắch lũy M-6-P ở tế bào hồng cầu thực chất chắnh là sự tắch lũy mannose, chỉ ra rằng PMI là mức giới hạn cho quá trình chuyển hóa mannose trong tế bào hồng cầu.M-6-P sau ựó ựược chuyển thành mannose-1-phosphat (M-1-P) có lẽ tương tự quá trình chuyển hóa G-6-P thành glucose-1-phosphate (G-1-P) bằng enzyme phosphoglucomutase (Khan và ctv. 1961). Enzyme có liên quan ựến quá trình này có thể là một loại enzyme phosphomannomutase riêng biệt bởi vì phosphoglucomutase hoạt khá chậm trên M-1-P (Posternak và ctv, 1953). Enzyme phosphomannomutase ựã ựược chứng minh ở nấm men, nơi mà quá trình phản ứng ựược thực hiện dể dàng bởi cả glucose-1,6-diphosphate (G-1,6- P2) hoặc mannose-1,6-diphosphate (M-1,6-P2) (Glaser và ctv, 1959).
36
Hình 2.12. Chu trình chuyển hóa ựường mannose.
Tóm lại mannose khi ựược hấp thu vào cơ thể sẽ ựược chuyển hóa thành hai dạng chắnh, một là tạo thành F-6-P như sự xúc tác của PMI, hai là chuyển hóa tạo thành M-1-P từ ựó tham gia vào thành phần cấu tạo, và các hoạt ựộng khác của tế bào.
37