Enzyme chitinase hiện diện ở hầu hết cỏc giới vi sinh vật. Đến nay đó cú nhiều nghiờn cứu về enzyme chitinase của cỏc vi sinh vật, thực vật, động vật [22].
1.2.7.1. Chitinase vi khuẩn
Enzyme chitinase được tỡm thấy ở cỏc vi khuẩn: Chromobacterium, Klebsiella,
Pseudomonas, Clostridium, Vibrio và đặc biệt là ở nhúm Streptomyces [31].
Enzyme chitinase cú thể là enzyme cấu trỳc hoặc enzyme cảm ứng. Tuy nhiờn trong cỏc mụi trường nuụi cấy vi sinh vật, người ta đều cho thờm chitin - cơ chất của enzyme chitinase để làm tăng khả năng tổng hợp enzyme chitinase, đồng thời ổn định
hoạt tớnh enzyme chitinase sau quỏ trỡnh chiết tỏch. Vi khuẩn tổng hợp enzyme chitinase nhằm phõn giải chitin trong mụi trường tạo nguồn cacbon cho vi khuẩn sinh trưởng, phỏt triển [31].
1.2.7.2. Chitin nấm
Chitinase cũng được tạo ra bởi cỏc loại nấm sợi. Cỏc chủng nấm mốc cho
enzyme chitinase cao như: Trichoderma, Gliocladium, Calvatia,...đặc biệt là ở cỏc
loài nấm lớn như Lycoperdon, Coprinus...cỏc nấm phõn hủy chitin cũng được tỡm
thấy trong cỏc thủy vực như loài nấm Karlinggiomyces asterocystic thuộc lớp
Phycomycetes [31].
Tương tự như ở vi khuẩn, enzyme chitinase của nấm đúng vai trũ quan trọng về mặt dinh dưỡng, nhưng khỏc là hoạt động của chỳng rất linh hoạt trong quỏ trỡnh phỏt triển và trong sự phỏt sinh hỡnh thỏi của nấm bởi vỡ chitin là thành phần chớnh của vỏch tế bào nấm. Chitinase cũn giữ vai trũ chớnh trong hoạt động ký sinh nấm đối khỏng lại cỏc loài nấm gõy bệnh thực vật [31].
1.2.7.3. Chitinase thực vật
Chitinase tham gia vào cơ chế tự vệ của thực vật chống lại cỏc loại cụn trựng và nấm ký sinh gõy bệnh [22]. Người ta đó quan sỏt thấy chitinase tỏch chiết từ cõy cần tõy cú khả năng ức chế sợi nấm phỏt triển. Tuy nhiờn cũng cú tỏc giả cho rằng chitinase cũn cú vai trũ khỏc như tham gia vào quỏ trỡnh hỡnh thành phụi [14]. Cỏc
thực vật bậc cao cú khả năng tạo enzyme chitinase như: cao su (Hevea brasiliensis),
thuốc lỏ (Nicotiana sp), lỳa mạch (Hordeum vulgare), cà rốt, hạt đậu nành... và đặc
biệt một số loài tảo biển cũng là nguồn cung cấp enzyme chitinase [20].
1.2.7.4. Chitinase động vật
Từ một số động vật nguyờn sinh và từ cỏc mụ, tuyến khỏc nhau trong hệ tiờu húa của nhiều loài động vật khụng xương: ruột khoang, giun trũn, thõn mềm, chõn
đốt (vớ dụ trong dịch ruột của ốc sờn Helix aspersa), ta cú thể thu nhận được enzyme
chitinase. Đối với động vật cú xương sống enzyme chitinase được tiết ra từ tuyến tụy và dịch dạ dày của cỏc loài cỏ, lưỡng cư, bũ sỏt ăn sõu bọ; trong dung dịch dạ dày của những loài chim, thỳ ăn sõu bọ [30].
Ngoài ra, enzyme chitinase cũn được thu nhận từ dịch biểu bỡ của giun trũn trong suốt quỏ trỡnh phỏt triển và dịch tiết biểu bỡ của cỏc loài chõn đốt vào thời điểm thay vỏ, lột da. Enzyme chitinase giỳp cụn trựng tiờu húa màng ngoài (cutincun) trong quỏ trỡnh biến thỏi hay lột xỏc [31].
1.2.9. Ứng dụng của enzyme chitinase trong nụng nghiệp và y dược
1.2.9.1. Một số ứng dụng của enzyme chitinase trong nụng nghiệp
1.2.9.1.1. Sử dụng enzyme chitinase trong kiểm soỏt nấm gõy bệnh thực vật Theo Hirohi Ihui, enzyme chitinase luụn cú mặt trong cơ thể thực vật mặc dự trong cõy khụng chứa chitin. Chitinase và β - 1,3 - glucanase được tạo ra trong mụ thực vật khi tế bào bị kớch thớch bởi nấm gõy bệnh chứa chitin, xỳc tỏc sự thủy phõn vỏch tế bào nấm và ngăn cản sự phỏt triển của bệnh [26].
Sự kớch thớch hoạt tớnh enzyme chitinase là dấu hiệu trả lời của tế bào đối với tỏc động của tỏc nhõn gõy bệnh, đi kốm với sự kớch thớch hoạt tớnh phõn giải amoniac, phenylalanin làm tiền đề cho sự tổng hợp lignin và phytoalexin ở thực vật...
Bờn cạnh đú cỏc nhà khoa học cũng đó chứng minh quỏ trỡnh chống lại cỏc mầm bệnh thực vật cú liờn quan đến việc sản xuất ra enzyme chitinase. Thật vậy, vi
khuẩn cú khả năng chống lại nấm bệnh bằng cỏch sản xuất ra chitinase [19].
Chitinase của Streptomyces cú khả năng ức chế sự phỏt triển của nấm bệnh. Chủng
Serratia marcescen hoang dại cú khả năng kiểm soỏt sinh học đối với cỏc mầm bệnh
thực vật. Ở chủng Serratia marcescens đột biến cú mang gen ChiA (gen mó húa
enzyme chitinase), khi gen bị bất hoạt thỡ chủng này mất hiệu lực kiểm soỏt sinh học.
Khi tỏi tổ hợp gen ChiA từ Serratia marcescens vào E.coli, E.coli cú khả năng làm
giảm cỏc bệnh gõy ra bởi Sclerotium rolfsii và Rhizoctonia solani [37].
Những thớ nghiệm in vitro gần đõy cho biết sự nẩy mầm của bào tử và sự kộo
dài sợi nấm của cỏc nấm gõy bệnh thực vật như: Botrytis cinerea, Fusarium solani,
F.graminearum...bị ức chế bởi enzyme phõn giải chitin và glucan tỏch chiết từ
Một số loài nấm cú vỏch chứa chitin bị ức chế bởi enzyme chitinase bào gồm
Fusarium, Gliocladium, Rhizotonia, Ustilago, Erysiphe, Botrytis, Sclerotium và Alternaria...
1.2.9.1.2. Sử dụng enzyme chitinase trong kiểm soỏt cụn trựng
Phần lớn cỏc nấm gõy bệnh cụn trựng như Metarhizium anisopliae,
Nomuraerileyi, Aschersohonia aleyrodis, Verticillium lecanii và một số nấm thuộc bộ Entomophtorales xõm nhập vào cơ thể sõu bằng sợi nấm xuyờn qua lớp vỏ cutincun (là phức chất protein - chitin) vào bờn trong. Cỏc vũi nấm tiết ra enzyme ngoại bào bao gồm chủ yếu là enzyme phõn giải chitin và protein, tạo thành những lỗ giỳp chỳng xõm nhập vào trong và dễ dàng lõy nhiễm bệnh cụn trựng. Cỏc nhà khoa học đó chứng minh mối liờn hệ giữa khả năng tiờu diệt sõu bệnh của vi nấm đối khỏng và sự tổng hợp enzyme chitinase ở cỏc loài vi nấm này [4].
1.2.9.2. Ứng dụng của enzyme chitinase trong y dược
1.2.9.2.1. Tổng hợp chitooligosaccharid
Hiện nay hoạt tớnh sinh học của cỏc chitooligosaccharis ngày càng được nghiờn cứu sõu. Trong y học người ta sử dụng cỏc oligomer chitohexaose và
chitoheptaose làm tỏc nhõn khỏng ung thư. Enzyme chitinase của Vibrio alginolyticus
phõn cắt huyền phự chitin thành chitopentaose và chitotriose. Enzyme N,N’ - diacetylchtobiase được sử dụng rộng rói làm nguyờn liệu khởi đầu cho sinh tổng hợp
cỏc hợp chất cú hoạt tớnh sinh học. Chitinase thu nhận từ S. Griseus cú khả năng thủy
phõn chitin huyền phự thành chitobiose tiếp tục được cải biến húa học thành một dẫn xuất disaccharid mới 2- acetamido- 2- deoxy- D- allopyranose, đõy là chất trung gian để tổng hợp nờn chất ức chế enzyme. Ngược lại, Kobayashi và cộng sự cho biết cú
thể sử dụng chitinase của Bacillus để tổng hợp chitobiose nhờ sự kết nối N- acetyl-
D- glucosamin với dẫn xuất đường oxazolin [9].
1.2.9.2.2 Chẩn đoỏn cỏc bệnh truyền nhiễm do vi nấm bằng enzyme chitinase Nhiều phương phỏp chẩn đoỏn bệnh nấm được đề xuất như ELISA, sự ngưng kết khỏng thể, mẫu dũ phõn tử..., để phỏt hiện đặc hiệu cỏc nấm gõy bệnh trong cỏc dịch cơ thể nhưng giỏ thành quỏ cao. Những bất lợi chung trong hầu hết cỏc phương diện sử dụng là khú ỏp dụng đối với cỏc mẫu dịch cơ thể bởi vỡ khú cố định được cỏc
mẫu này. Cỏc phương phỏp nhuộm như GMC (Grocott methenamine AgNO3 staining), calcofluor/cellufour, India Ink, lectin label, rylus BSU được dựng nhuộm cố định cỏc tiờu bản nấm nhưng khụng cú tớnh đặc hiệu cao và cần sử dụng cỏc thiết bị đắt tiền [34].
Chitin hiện diện nhiều trong vỏch hầu hết cỏc nấm gõy bệnh, ớt nhất là một giai đoạn trong chu trỡnh sống của nấm hay ở nấm men thỡ hiện diện trong những vết chồi. Do đú cần một phương phỏp nhuộm chitin đặc hiệu cho nấm, tạo cơ sở xõy dựng một phương phỏp chẩn đoỏn nhanh chúng, hiệu quả cỏc loài nấm gõy bệnh [34].
Hiện nay, cỏc nhà khoa học đó đề xuất một phương phỏp chẩn đoỏn mới cỏc bệnh truyền nhiễm do nấm bằng cỏch sử dụng enzyme chitinase đó được phõn lập tạo
dũng từ Vibrio parahemolyticus (đặt tờn là chitinase VP1), nú kết hợp chặt chẽ với
chitin và cú thể sử dụng như một mẫu dũ trong việc chẩn đoỏn với độ nhạy cao, để nhận diện một cỏch đặc hiệu cỏc vỏch tế bào nấm hay những vết chồi nấm men trong những lỏt cắt mẫu mụ bệnh [34].
1.2.9.2.3. Chế phẩm thuốc mới: enzyme chitinase và cỏc dược chất khỏng nấm Hiện nay, cỏc nhà khoa học đề nghị sử dụng chitinase với cỏc tỏc nhõn khỏng nấm cú thể chấp nhận khỏc nhằm bổ trợ cho hoạt động nội sinh của chitinase [3, 20]
Cỏc tỏc nhõn đú bao gồm:
• Amphotericin B và những phức chất cú cấu trỳc tương tự nystatin và
Pyramycin.
• 5-fluorocytosin và cỏc dẫn xuất azol như fluconazol, ketoconazol,
itraconazol, miconazol...
• Allylamines - thiocarbamates như olnaftat, terbinafin...
• Griseofulvin ; acid undecylenic ; bezoic...
Enzyme chitinase cú thể phỏt huy hiệu quả cỏc tỏc nhõn khỏng nấm ở liều lượng khụng gõy tỏc dụng phụ cho bệnh nhõn. Ngoài ra việc kết hợp giữa enzyme chitinase và laminarinase được ghi nhận là hữu hiệu hơn trong việc tấn cụng vào vỏch tế bào nấm (so với chỉ dựng enzyme chitinase) [3, 20].
Cỏc nhà khoa học đó thử nghiệm hoạt tớnh khỏng nấm của enzyme chitinase tỏi tổ hợp trong cơ thể chuột và thỏ bị nhiễm cỏc loại nấm khỏc nhau thuộc nhúm
Aspergillus, Candida...Hiệu quả của sự điều trị với tỏc nhõn khỏng nấm được ước lượng trờn 3 điểm:
• Giảm tỷ lệ chết.
• Giảm số lượng tế bào nấm được nuụi cấy từ cỏc cơ quan.
• Giảm mức độ lưu thụng khỏng nguyờn nấm.