Một số nghiên cứu về di truyền độc tố ốc cối trên thế giới

Một phần của tài liệu Khảo sát thành phần và độc tính của tuyến độc tố ba loài ốc cối conus stritatus, conus textile và conus vexillum (Trang 37 - 42)

Nghiên cứu của Cruz và cs (1987) tách chiết, tinh sạch và xác định cấu trúc 2 peptide độc tố thuộc họ vasopressin-oxytocin từ động vật thân mềm được tìm thấy

trong nọc độc của 2 loài ốc ăn cá Conus stritatus và C. geographus. Quan sát cho

thấy hoạt động sinh học của 2 peptide độc tố khi tiêm vào chuột là tương tự như được gây ra bởi hocmon neurohypophyseal ở động vật xương sống và phản ánh những hoạt động trên một thụthểphổ biến trong não. Trình tựcác chuỗi acid amin tiết lộ các tính năng độc đáo không tìm thấyở nhóm peptide của động vật có xương sống. Trình tựcủa các peptide là: từ nọc độc của C. geographus , Lys-conopressin- G, Cys-Phe-Ile-Arg-Asn-Cys-Pro-Lys-Gly-NH2 và từ nọc độc C. stritatus, Arg- conopressin-S, Cys-Ile-Ile-Arg-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2. Đây là những peptide đầu tiên của họvasopressin-oxytocin được xác định đặc trưng sinh hóa.

Duda và cs (1999) đã nghiên cứu sựbiểu hiện của gen độc tốthuộc lớp δ vàω (four-loop conotoxin gens) của 2 loài ốc cối có quan hệxa (Conus abbreviates và C.

lividus). Hai loài này đều ăn giun biển nhưng trên các đối tượng khác nhau. Nghiên cứu cho thấy các conotoxin với mức độ tương tự thấp vềamino acid thực chất là sản phẩm của các loci mới phân hóa gần đây. Các loci này tiến hóa rất nhanh dưới áp lực chọn lọcở loàiốc cối ăn cá Conus abbreviates và tốc độtiến hóa của conotoxin cao hơn tất cả các protein đãđư ợc biết đến. Ngoài ra nhóm tác giả còn ghi nhận sự nhân đôi gen (gen duplication) và đa dạng chọn lọc (diversifying selection) cho kết quảlà các conotoxin với chức năng khác nhau dẫn đến sự đa dạng sinh thái và thành công vềmặt tiến hóa của giống Conus.

Espurin và cs (2001) phân tích trình tự của δ-conotoxin từ 9 loài ốc cối dưới góc độ mối quan hệ phát sinh loài của chúng để nghiên cứu sự đa dạng của conotoxin. Nhóm tác giả sửdụng trình tự 16S mtDNA xác định δ-conotoxin (phân tích dựa trên đoạn >80) xuất phát từ3 nhóm loài riêng biệt. Vềmặt tiến hóa, có 4 cơ chếkhác nhau góp phần vào sự đa dạng của δ-conotoxin; (1) sựhình thành loài mới (speciation): δ-conotoxin phân hóa từ các loài khác nhau (tỉ lệ tiến hóa của vùng khởi động của các gen đồng dạng chậm hơn vùng rRNA, vùng mã hóa độc tố tiến hóa với tốc độ nhanh hơn); (2) sự nhân đôi gen (duplication): biến dị cùng loài của đa dạng δ-conotoxin được bắt đầu bởi quá trình nhân đôi gen, một vài trong số chúng có thể; (3) sự tái tổ hợp (recombination): δ-conotoxin có thể tạo thành từ sự

tái tổhợp của 2 δ-conotoxin bố mẹ; (4) Đột biến (Focal hypermutation): sự thay đổi đột ngột một số trình tự thường thể hiện trong δ-conotoxin đãđư ợc mã hóa. Ba cơ chế đầu được biết đến là nhân tố quan trọng trong quá trình tiến hóa của sinh vật, riêng cơ chế cuối cùng được cho là đặc tính quan trọng, khó giải thích và chuyên biệt cho sự đa dạng của peptideốc cối.

Jimenez và cs (2001) nghiên cứu tạo dòng cDNA mã hóa các contryphans mới từ độc tố của loài ốc ăn nhuyễn thể Conus textile, đồng thời suy ra trình tự của 2 contryphans trưởng thành: contryphan-Tx (Gly-Cys-Hyp-d-Trp-Gln-Pro-Tyr-Cys- NH2), Leu-contryphan-Tx (Cys-Val-d-Leu-Pro-Trp-Cys-NH2). Contryphans được chia thành hai nhóm dựa trên cấu tạo d-amino-acids: d-Trpcontaining và d-Leu- containing, nghiên cứu chứng minh contryphan-Tx chứa d-trytophan và cho thấy hai peak tách rời khi phân tích HPLC. Trong khi đó Leu-contryphan-Tx lại chứa d- leucine và chỉ có 1 peak. Điều này phù hợp với những công bố trước đây (Jacoben và cs, 1998, 1999). Sự tồn tại của contryphans trong các loài ốc cối ăn nhuyễn thể cũng như các loài ăn cá cho th ấy rằng contryphans có khả năng phân bố rộng rãi trong giống Conus. Kết quả thử độc tính trên chuột đều quan sát được các triệu chứng cứng đuôi và tê liệt tứchiởmỗi contryphan.

Wang và cs (2003) nghiên cứu tạo dòng và giải trình tự 2 conotoxin κA_SIVA vàα_SII của A-superfamily từ Conus stritatus sử dụng mồi 3’RACE và 5’RACE. Kết quả cDNA của κA_SIVA mã hóa một tiền chất của 68 residues, một pro- peptide của 17 residues và một peptide trưởng thành của 30 residues với một residues Gly được bổ sung ở C cuối cùng. Trình tự cDNA của α_SII bao gồm một peptide tín hiệu của 21 residues, một pro-peptide của 29 residues, một peptide trưởng thành của 19 residues và ba residues bố sung Arg-Thr-Ile ở C cuối. Ba peptide này có thể bị cắt ra khi phân giải protein. Kết quả cho thấy mặc dù 2 conotoxin thuộc vềhai họkhác nhau và mục tiêu tác dụng cũng khác nhau là kênh kali và thụthể acetylcholine nhưng trình tựtín hiệu là giống nhau và cả 2 được kích thích tại tín hiệu chung –X-Arg- trước khi hình thành đoạn peptide trưởng thành.

Chiều dài của vùng 3’ không mã hóa của α_SII lớn gấp 10 lần so với κA_SIVA tương ứng là 770 và 75bp.

Bulaj và cs (2005) phát hiện 2µ-conotoxins từ 2 loài ốc ăn cá Conus stritatus

C. kinoshitai có tác dụng ngăn chặn kênh Na+ kháng TTX. Kết quảcho thấy các acid amin thuộc vùng đầu C của 2 chuỗi peptide trên và các µ-conotoxin SmIIIA cũng ngăn chặn các kênh kháng TTX đã mô tả trước đó là tương tự nhau, nhưng 3 peptide khác nhau về độdài của đầu N thuộc vòng lặp đầu tiên.

Trong nhóm động vật không xương sốngở đại dương, ốc cối là giống loài có thể được coi là nhiều nhất, thành công nhất vềmặt tiến hóa và có thể được sửdụng như một mô hìnhđể nghiên cứu sựtiến hóa của các hệgen và sự đa dạng sinh học. Qua việc phân tích 897 EST (express sequence tags) từ tuyến độc tố của Conus

litteratus để mô tả sự đa dạng và cơ chếtiến hóa của conotoxins. Gần một nửa các ESTs biểu hiện trình tự mã hóa của conotoxin được phân thành 42 nhóm trình tự cDNA của conotoxin (7 superfamilies), với T-superfamily chiếm ưu thế. Kiểu biểu hiện gen của conotoxin cho thấy sự phiên mãđược biểu hiện ở các mức độ khếch đại khác nhau, sự khác biệt trình tự giữa các superfamily tăng từ đầu N đến đầu C của đoạn mã hóa, và rất nhiều đoạn peptide khác nhau tồn tại trong superfamily của gen conotoxin. Nhóm tác giả cũng xác định một superfamily của conotoxins và ba kiểu liên kết cystein mới. Kết quả trên đưa ra cái nhìn mới vềquá trình mới vềquá trình phiên mã của C. litteratus và là một đóng góp quan trọng vềquá trình tiến hóa của conotoxins và sựnghiên cứu hệgen củaốc cối trong tương lai.

Liu và cs (2009) đã xácđ ịnh các peptide của I-superfamily từcác loài ốc cối ở vùng biển phía nam Trung Quốc. Các peptide này đại diện cho một lớp peptide mới với 4 cầu nối disulfide (-C-C-CC-CC-C-C-) rơi vào 3 loại I1, I2, I3 theo các trình tự khác nhau của peptide tín hiệu. Kết quảbáo cáo 11 conotoxin I-superfamily từ ống dẫn độc của 5 loài ốc cối (C. eburneus, C. imperialis, C. vitulinus, C. emaciatus và

C. litteratus), sựsắp xếp của các trình tựcho thấy vùng tín hiệu có mức độ bảo tồn vừa phải tương ứng 21.1%, 38.5% và 30.0% cho các peptide tín hiệu của I1, I2, I3

superfamily. Phân tích cây tiến hóa của các peptide này thấy 9 trong số 11 conotoxin rơi vào nhánh I2 superfamily, nhưng 2 conotoxin còn lại không rơi vào nhánh I1, I2 hay I3.

Duda và Remigio (2008) ngiên cứu sự tiến hóa của các conotoxinốc cối. Độc tố ốc cối cho thấy mức độ đáng ngạc nhiên về sự đa dạng loài và là hỗn hợp các peptide độc thần kinh (conotoxin) được mã hóa bởi các đoạn gen. Tác giảso sánh sựmã hóa của four-loop conotoxin của 6 loài ốc cối có quan hệgần gũi để xác định các kiểu biểu hiện conotoxin giữa các loài. Các loài nghiên cứu rõ ràng cho thấy biểu hiện số lượng khác nhau các loci và sự tương tự trong kiểu biểu hiện dường như không liên quan đến mối quan hệ phát sinh loài. Hơn nữa, nhiều loci rõ ràng là ở trạng thái nghỉ (silence), trong khi các loci khác được phục hồi từtrạng thái nghỉ trước đây. Bên cạnh đó, một vài loci cho thấy kiểu biểu hiện kết hợp. Những kết quả trên cho thấy sự tiến hóa của các kiểu biểu hiện conotoxin đa dạng một cách khó tin và sự chuyên biệt hóa của độc tố ốc cối được điều khiển một phần bởi sự tiến hóa của các kiểu biểu hiện conotoxin đặc hiệu.

Jimenza và Olivera (2010) phát hiện 6 peptide mới từ loài ốc ăn cá Conus parius. Trong đó hai peptide được xác định thuộc nhánh m-2 và m-4 của M- superfamily (pr3a và pr3b), 4 peptide còn lại thuộc O-superfamily (pr6a, pr6b, pr6c, pr6d). Peptide pr3a khác với các peptide chính của M-superfamily với hiện diện hiện của 2 amino acid proline được biết sẽ không chuyển thành 4-trans- hydroxyproline. Peptide pr3b có 5 amino acid được xác định của đoạn 16 gốc không cystein tương tự µ-GIIIA và µ-PIIIA, pr3b có thể phân hóa từ các µ- conotoxin. Peptide pr6a đặc biệt ngậm nước (hydrophobicity). Peptide pr6c có 3 acid amin proline không unhydroxylated. Peptide pr6b và pr6d khác với các peptide đặc trưng cho O-superfamily bởi sự hiện diện của đầu N chứa 6 amino acid. Việc xác định các peptide trên và đặc tính của chúng cho thấy sựphân hóa các sản phẩm gen và các hình thức sau dịch mã giữa các superfamilyởcác loàiốc cối.

Một phần của tài liệu Khảo sát thành phần và độc tính của tuyến độc tố ba loài ốc cối conus stritatus, conus textile và conus vexillum (Trang 37 - 42)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(83 trang)