Promoter là một thành phần quan trọng trong cấu trúc của tất cả các gen và đóng vai trò then chốt trong điều hòa biểu hiện gen. Promoter là vùng trình tự nucleotide nằm về phía đầu 5’ của gen gồm chứa các vị trí nhận biết cho RNA polymerase và các yếu tố phiên mã tham gia vào quá trình biểu hiện gen. Kích thước của một promoter có thể dao động từ 100 – 1000 bp [94]. Theo khả năng điều hòa biểu hiện gen, promoter đƣợc chia làm hai loại chính: promoter không đặc hiệu (promoter cơ định) và promoter đặc hiệu (gồm promoter đặc hiệu mô tế bào, đặc hiệu giai đoạn phát triển và promoter cảm ứng) [2]. Promoter cơ định là loại promoter tham gia điều khiển hoạt động của gen ở hầu nhƣ tất cả các loại mô, ở tất cả các giai đoạn phát triển khác nhau của sinh vật. Promoter đặc hiệu quy định biểu
31
hiện đặc hiệu của gen ở một hoặc một vài loại mô và ở một hoặc một vài giai đoạn nào đó. Một promoter đặc hiệu có thể hoạt động ở một số mô, còn ở một số mô khác thì không hoặc có hoạt động nhƣng ở mức độ yếu. Promoter cảm ứng là loại promoter hoạt động mạnh khi môi trường xuất hiện điều kiện cảm ứng nhất định nhƣ hạn, nhiệt độ quá cao hay quá thấp, ôxi hóa cao, chất cảm ứng … [4].
Ở nấm sợi, promoter cơ định đƣợc sử dụng rộng rãi nhất là glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase (gpdA) từ A. nidulans. Vì mức độ tương đồng cao và khả năng tăng cường mức độ biểu hiện nên promoter gpdA được nhân dòng và sử dụng ở nhiều loài nấm sợi. Năm 2002, Wasylnka và Moore đã biểu hiện thành công gen gfp đƣợc điều khiển bởi promoter gpdA vào nấm sợi A. fumigatus [101]. Năm 2016, Nguyễn Thị Khuyến và các cộng sự đã chứng minh promoter gpdA của A.
nidulans điều khiển gen DsRed hoạt động mạnh ở A. oryzae. Toàn bộ hệ sợi và cuống sinh bảo tử của các thể chuyển gen A. oryzae cho tín hiệu huỳnh quang đỏ mạnh khi quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang. Thậm chí, một số thể chuyển gen cho kiểu hình màu hồng nhạt đến đậm trên đĩa chuyển gen [78]. Bên cạnh gpdA, promoter trpC từ A. nidulans hoặc ToxA, ToxB (gen mã hóa cho protein độc) ở nấm gây bệnh thực vật Pyrenophora tritici – repentis cũng thường được sử dụng trong nghiên cứu chuyển gen và biểu hiện gen ở nấm sợi.
Ngoài các loại promoter cơ định, các promoter cảm ứng cũng đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong việc biểu hiện gen ở nấm sợi. Ƣu điểm của việc biểu hiện enzyme và protein tái tổ hợp dưới sự kiểm soát của promoter cảm ứng là chi phí thấp và mức độ biểu hiện cao hơn nhiều lần. Các promoter cảm ứng thường được sử dụng gồm glaA ở A. niger và A. awamori, TAKA-A amylase (amyB) mã hóa cho amylase, thiA (gen liên quan đến tổng hợp thiamine) ở A. oryzae…[73]. Trong số các promoter trên, glaA của nấm sợi A. niger là promoter đƣợc sử dụng nhiều nhất.
GlaA là gen mã hóa cho glucoamylase - một trong những enzyme tiết nhiều nhất ở A. niger với khối lƣợng 20 g/l [27]. Vì hiệu quả hoạt động cao nên đoạn trình tự tương đồng glaA (promoter glaA) được sử dụng phổ biến trong sản xuất protein tái tổ hợp khác nguồn ở A. niger và một số loài Aspergillus khác [61]. Các nghiên cứu
32
trước đây đã chứng minh hoạt động của promoter glaA bị chi phối bởi một số chất cảm ứng. Khi môi trường có mặt tinh bột, maltose, promoter glaA hoạt động mạnh nhất. Sự có mặt của glucose làm giảm khả năng hoạt động của promoter này và khả năng hoạt động của nó bị ức chế hoàn toàn nếu xylose đƣợc sử dụng làm nguồn cacbon của môi trường [28]. Promoter glaA điều khiển một số gen mã hóa cho protein tái tổ hợp đã đƣợc biểu hiện thành công nhƣ gen mã hóa prochymosin của bò (ở nấm sợi A. niger và A. awamori), gen mã hóa lysozyme trong lòng trắng trứng gà (A. niger), gen mã hóa cho interleukin – 6 ở người (A. nidulans)… Ngoài glaA của A. niger, promoter glaA của hai loài A. oryzae và A. awamori cũng đƣợc ứng dụng thành công trong nghiên cứu chuyển gen và biểu hiện gen ở nấm sợi [34].
33