Sơ đồ cấu trúc vector pRSET-A

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu tạo chủng escherichia coli có khả năng sản xuất vanillin từ axit ferulic (Trang 44 - 52)

Bảng 2.2: Các thành phần của vector pRSET – A

Thành phần Vai trị Vị trí

Vùng khởi đầu sao chép pUC ori

Cho phép tạo ra số lượng bản sao plasmid lớn trong E

.coli

Base 2047 – 2720

Gene kháng Ampicilin Chọn lọc các dòng mang vector tái tổ hợp

Base 1042 – 1902 T7 promoter Kiểm soát chặt chẽ sự biểu

hiện của gene

Base 20 – 39 Vị trí đa tách dịng (MCS) Cho phép gắn gene quan tâm Base 202 – 248

XpressTM Epitope Base 169 – 192

Tín hiệu kết thúc của T7 Cho phép kết thúc quá trình phiên mã

Base 256 – 385

Vị trí của mồi ngược cho T7 promoter

Đảm bảo trật tự các đoạn chèn

Base 295 – 314

F1 ori Cho phép tổng hợp sợi ADN Base 456 – 911

Vector biểu hiện pET22b(+)

Đây là một vector biểu hiện có các yếu tố cần thiết cho sự biểu hiện các gene gltA, ech, fcs.

Các thành phần cấu tạo trong vector pRT22b(+) được thể hiện trong bảng 3.3.

Bảng 2.3: Các thành phần của vector pET22b (+)

Thành phần Vị trí

T7 promoter 361-377

T7 transcription start 360

pelB coding sequence 224-289

Multiple cloning sites (NcoI – XhoI) 158-225

His•Tag coding sequence 140-157

T7 terminator 26-72

lacI coding sequence 764-1843

pBR322 origin 3277

bla coding sequence 4038-4895

f1 origin 5027-5482

Vector pET22b(+) được thiết kế có vùng đa tách dịng (hình 3.3) với 15 vị trí cắt cho các enzyme giới hạn: AvaI, XhoI, NotI, EagI, HindIII, SacI, EcoRI, BamHI, NcoI, MscI, BseRI, BspMI, NdeI, XbaI, cho phép gắn các gene quan tâm

vào vector và biểu hiện ra sản phẩm mong muốn. Tất cả đều cho một vị trí cắt duy nhất trên vector, đảm bảo việc gắn gene một các đặc hiệu và gene được gắn không bị mất đi ở những bước cắt, gắn nối tiếp theo. Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tôi quy định chiều từ BamHI đến HindIII là chiều 5’→3’.

Vector pET22b(+) mang trình tự C-terminal His*tag, thuận lợi cho việc tinh sạch protein, vị trí khởi đầu sao chép tạo ra số bản sao thấp (low copy) trong tế bào E. coli.

Promoter T7 cho phép tế bào kiểm soát chặc chẽ sự biểu hiện của gene thông qua hệ thống gene điều hịa, có khả năng biểu hiện cao khi cảm ứng IPTG.

Gene kháng ampicillin giúp cho vi khuẩn có mang vector tái tổ hợp có thể sinh trưởng bình thường trên mơi trường có chứa kháng sinh, giúp chọn lọc những dịng có mang plasmid mong muốn.

Lý do tôi sử dụng vector pET22b(+) là do pET22b(+) có chứa thêm một trình tự chuỗi tín hiệu N-terminal pelB quy định tiết protein

vào khoang chu chất (hay gian bào), điều này có nhiều ưu điểm đó là giảm sự phân cắt protein đích, protein khơng gây độc cho tế bào, hầu hết protein khi được tiết ra khoang chu chất đều là protein tan, có chức năng sinh học. Khoang chu chất của tế bào E. coli chứa các enzyme xúc tác

việc tạo thành hoặc tái sắp xếp cầu disulfide, vì vậy các protein tái tổ hợp biểu hiện trong E. coli thường được định hướng vận chuyển đến đây.

2.1.3. Mồi khuếch đại các gene gltA, fcs và ech.

Để khuếch đại các gene gltA, ech, fcs từ E. coli, P. fluorescensVTCC-B-668 và Amycolatopsissp. HR104 (DSM 9991),

chúng tôi sử dụng các cặp mồi được thiết kế dựa vào trình tự gene các gene đã cơng bố trên NCBI. Trình tự các cặp mồi được trình bày trong bảng 3.4.

Bảng 2.4: Trình tự mồi khuếch đại gene

Tên

mồi Trình tự mồi (chiều 5’→3’)

Kích thước gene (bp) gltA-F 5'TGAGCTCAGAAGGATATACATATGGCTGATACAAAA3' 1284 gltA-R 5'AAAGCTTTTAACGCTTGATATCGCTTT3' Ech-F 5'AGAATTCAGGAGGGCATCGCCATGAGCAACTACGA3' 831 Ech-R 5'GCGAGCTCTCAGCGTTTATACGCCTGCAG3' Fcs-F 5'TAATGCGCAACCAGGGTCTG3' 1476 Fcs-R 5'ACCGTCACAGAGTAGCCGCA3'

Trình tự mồi được thiết kế vị trí cắt enzyme giới hạn mỗi đầu tương ứng với mỗi gene để thuận lợi cho quá trình cắt, nối ADN. Ở mồi xuôi bao gồm vị trí bám của ribosome, khoảng trống, bộ ba mở đầu, trình tự bắt cặp. Ở mồi ngược bao gồm bộ ba kết thúc và trình tự bắt cặp.

2.1.4. Hóa chất

- Gắn nối gene vào vector

o Enzym nối T4 ADN ligase và buffer T4 ADN ligase được cung cấp từ hãng Thermo Scientific

- Tách chiết ADN plasmid

o Solution I: Tris HCl 1M pH8, EDTA 0.5M pH8, glucose, H2O khử ion

o Solution II: NaOH 3M, SDS 10%

o Solution III: CH3COOK 3M, CH3COOH, H2O khử ion - Điện di

o Agarose

o Dung dịch đệm TAE(Tris base, EDTA, NAOH, Acid acetic)

o Đệm tra mẫu ( Loading dye6X)

o Ethidium bromide - Cắt enzyme giới hạn

o Các loại enzyme giới hạn: BamHI, SacI, EcoRI, HindIII , NcoI…và

buffer tương ứng - Thôi gel

o Các hóa chất đi kèm bộ Kit tách chiết ADN từ gel: MEGA- spinTM Agarose Gel Extraction Kit của hãng Thermo Scientific

- Môi trường nuôi E. coli

o LB lỏng: Bacto trypton, dịch chiết nấm men, NaCl, nước khử trùng

o LB đặc: Bacto trypton, dịch chiết nấm men, NaCl, nước khử trùng, agar - Chuẩn bị tế bào khả biến

o CaCl2

o Glycerol

- Biến nạp, chọn lọc khuẩn lạc, cảm ứng sinh tổng hợp vanillin

o Kháng sinh ampicilin o Xgal o IPTG - PCR o Buffer o MgCl220mM o Taq-ADN Polymerase o dNTPs o Nước khử ion - HPLC

o Dung môi A: ACN/methanol (v/v = 1: 1)

o Dung môi B: nước khử ion/acetic acid (v/v = 99.8: 0.2, pH 2.88)

o Chất chuẩn: Vanillin, Axit ferulic

- Tinh chiết vanillin từ dịch nổi nuôi E. coli

o Dichloromethane

o NaCl - Dụng cụ

Pipet, eppendorf, đầu tip, ống fancol, đĩa petri, ống nghiệm, que cấy, đèn cồn, giấy bạc...

2.1.5. Thiết bị

Bảng 2.5: Danh mục các thiết bị

STT Tên thiết bị Nguồn gốc xuất xứ

1 Bộ điện di Scie – plas Ltd – UK

2 Máy chụp gel Gel Logic 1500 – Kodak – USD

3 Máy cất nước Canada Bio Water system – Pall Co.UK 4 Tủ an toàn sinh học cấp 2 Nu – 425 – 400E – Nuaire – USA 5 Máy đo pH F – 51 BW – Horiba – Japan 6 Nồi hấp khử trùng HV – 110 – Hirayama – Japan 7 Cân điện tử TE 214S – Startorius Germany 8 Máy li tâm Eppendorf – CHLB Đức

9 Tủ lạnh -200C; -800C Super freezer Eco 130 – Ficchetti – Italy 10 Máy votex Vortex Geneius 3 – IKA Genemany/ China 11 Máy spindown E- centrifuge – Wealtex – Taiwan/USA 12 Bể ổn nhiệt Techne – OSI

13 Máy lắc S3000 – Jeotech – Korea

14 Máy PCR Amplied Biosystems USA/ Singapore 15 HPLC Máy HPLC 1260 Agilent

Cột RP C18 Zorbax (250 mm x 4.6 mm id, 5 µm, Agilent, USA).

16 Lên men Labfors – Infors HT

Và một số thiết bị phịng thí nghiệm cơ bản khác

2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm: Viện Khoa học sự sống, Đại học Thái Nguyên.

2.3. Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Tách dòng gene

Ba genes gltA mã hoá citrate synthase, fcs mã hóa feruloyl-CoA

synthase, và ech mã hóa enoyl-CoA hydratase/aldolase được tách dòng lần

lượt từ Escherichia coli, Amycolatopsis Pseudomonas fluorescent. Các

dịng được giải trình tự và phân tích trình tự đảm bảo biểu hiện được protein mã hóa. Các chủng vi sinh vật được đặt mua từ Ngân hàng Vi sinh vật Đức (Leibniz Institute DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures) và Ngân hàng Vi sinh vật của Đại học Quốc gia Hà Nội.

Nội dung 2: Thiết kế vector biểu hiện mang các genes gltA, ech và fcs

Các gene sau khi được tách dịng và xác định trình tự được chuyển sang vector biểu hiện dưới dạng thiết kế 1 polycistronic operon để đảm bảo biểu hiện đồng thời cả 2 gene đích. Đề tài sử dụng các hệ vector khác nhau nhằm tìm ra hệ thống có năng lực sản xuất vanillin mạnh nhất.

Nội dung 3: Đưa vector vào tế bào chủ, cảm ứng biểu hiện các gene đích

Vector biểu hiện sau khi được kiểm tra bằng phương pháp lập bản đồ giới hạn sẽ được đưa vào chủng E. coli BL21(DE3) để sản xuất ba enzyme

mã hóa con đường chuyển hóa vanillin.

Nội dung 4: Phân tích vanillin sản phẩm tạo thành

Vanillin sản phẩm tạo thành từ axit ferulic dưới sự xúc tác của các enzyme feruloyl-CoA synthase và enoyl-CoA hydratase/aldolase do E. coli

tái tổ hợp tạo ra sẽ được phân tích định tính và định lượng bằng phương pháp Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC). Mẫu chuẩn sử dụng trong HPLC là vanillin tinh khiết 99% cung cấp bởi hãng Sigma-Aldrich.

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Quy trình tách dịng gene và thiết kế vector biểu hiện

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình tách dịng các gene gltA, ech, fcs từ E.coli DH5 , P. fluorescens VTCC-B-668 và Amycolatopsis sp.HR104 Tách chiết ADN, PCR Gene gltA, ech, fcs Vector tách dòng pTZ57R/T Gắn nối Sản phẩm gắn nối Các dịng plasmid

Ni và tách chiết plasmid Biến nạp, cấy trải trên đĩa thạch Cặn tế bào E. coli;

P. fluorescensVTCC-B-668; Amycolatopsis sp. HR104

Các dịng khuẩn lạc trắng

Điện di sàng lọc kích thước Lập bản đồ giới hạn

pTZ-gltA/ech/fcs

Giải trình tự gene

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu tạo chủng escherichia coli có khả năng sản xuất vanillin từ axit ferulic (Trang 44 - 52)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(103 trang)