ĐÈ TÀI TIẾN SÍ: KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ENZYME ĐƯỢC TÁCH CHIẾT TỪ XẠ KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG CẮT MẠCH POLYSACCHARIDE CỦA RONG BIỂN VÀ NHỮNG SẢN PHẨM SINH HỌC CỦA CHÚNG 

Viện CNSH 7/9/2020 9:15:41 AM
Rong biển là một nguồn vi khuẩn Actinobacteria tiềm năng sản xuất enzyme phân hủy polysacarit?

Nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Như Thường

Rong biển – khái niệm, giá trị dinh dưỡng và công dụng

Rong biển hay còn gọi là Tảo bẹ, là thực vật đa bào có khả năng sinh sống trong cả hai môi trường nước mặn và nước lợ. Rong biển được phân thành ba nhóm là tảo đỏ (Rhodophyta), tảo nâu (Phaeophyceae) và tảo xanh (Chlorophyta), dựa trên màu sắc của chúng (Wijesinghe & Jeon, 2012). Rong biển thường sống trên vách đá của các rặng san hô hoặc ven biển (Lewis, 1964). Có khoảng 25.000 - 30.000 loài rong biển với nhiều kích cỡ khác nhau, trong đó tảo nâu là nhóm có kích thước lớn và đa dạng nhất (Santos và cộng sự, 2015, Hoek và cộng sự, 1995).

Theo nghiên cứu, trong thành phần của rong biển rất nhiều dưỡng chất, trong đó hàm lượng protein cao khoảng 38 - 51% và carbohydrate chiếm khoảng 45% - 70%. Carbohydrate là thành phần chính trong rong biển bao gồm các hợp chất hoạt tính sinh học cao như alginate, fucoidan và laminarin (Sakatoku và cộng sự, 2012). Vì vậy, rong biển là nguồn carbon tốt cho sự phát triển của vi sinh vật bao gồm vi khuẩn và xạ khuẩn. Rong biển còn là nguồn sản xuất nhiều chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm chất chống oxy hóa, thuốc chống đông máu, chất kháng khuẩn, và chất chống ung thư (Manilal và cộng sự, 2009). Chúng có thể được coi là nguồn nguyên liệu tự nhiên tiềm năng để sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học ứng dụng công nghiệp như thực phẩm chức năng và sản phẩm dinh dưỡng.



Hình 1: Rong đỏ, rong xanh và rong nâu

Sự phong phú, đa dạng của rong biển tại Nam Úc

Nam Úc đã được xem là một điểm nóng về đa dạng sinh học rong biển (Lorbeer và cộng sự, 2017; Phillips, 2001), do có đặc trưng bờ biển trải dài, nước sạch và khí hậu thuận lợi dẫn đến sự phát triển phong phú của rong biển (Lorbeer và cộng sự, 2013). Được biết, 62% trong số 1200 loài rong biển có nguồn gốc từ Nam Úc mà không tìm thấy ở bất cứ nơi nào khác trên thế giới (APCAP, 2012). Tuy nhiên, ngành công nghiệp rong biển ở Nam Úc hiện đang bị hạn chế, với phần lớn rong biển thu hoạch được sử dụng làm sản phẩm có giá trị thấp như phân bón (Lorbeer và cộng sự, 2013). Rong biển chứa các polysaccharide có giá trị cao, đặc biệt là alginate và fucoidan với tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dược phẩm. Tuy nhiên, sự phát triển nghiên cứu còn hạn chế đối với nguồn nguyên liệu thiên nhiên độc đáo này.

Hình 2: Thu nhặt rong biển tại vịnh Rivoli, Beachport, Nam Úc.

Xạ khuẩn – nguồn sản xuất enzyme có chức năng phân cắt mạch polysaccharide từ rong biển

Xạ khuẩn (Actinobacteria) phân lập từ các mẫu biển được biết đến là một trong những nhóm vi khuẩn quan trọng. Cho đến nay một trong những chi của xạ khuẩn có số lượng loài lớn nhất được xác định là Streptomyces. Dhanasekaran (2012) cho biết, sau kháng sinh, enzyme là sản phẩm quan trọng nhất của Streptomyces. Do đó, Streptomyces không chỉ được dùng để sản xuất kháng sinh có giá trị cao mà cũng là nguồn sản xuất các enzyme quan trọng trong công nghiệp như amylase, cellulase, gelatinase, caseinase, chitinase và lipase (Bredholt và cộng sự, 2008; Gulve & Deshmukh, 2012; Kumar và cộng sự, 2012; Ramesh & Mathivanan, 2009). Những enzyme này có thể được áp dụng chung trong công nghệ sinh học và đặc biệt là trong lĩnh vực dinh dưỡng và y sinh (Nawani và cộng sự, 2013).

Trong những năm gần đây, xạ khuẩn có nguồn gốc từ biển đã được nghiên cứu để sản xuất các enzyme phân giải polysaccharide của tảo biển như alginate lyase và fucoidanase (Zhang & Kim, 2010). Trong đó, alginate lyase thu hồi từ các chủng vi sinh vật biển đã được phát triển để khám phá các cấu trúc polyme mới của alginate cho các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp và y tế (Zhang & Kim, 2010).


Hình 3: Phân lập xạ khuẩn từ rong biển đang trong quá trình phân huỷ bằng nhiều loại môi trường.

Sàng lọc, tinh sạch và nghiên cứu đặc tính của loại alginate lyase mới sinh tổng hợp từ xạ khuẩn

Enzyme thủy phân polysaccharide đã đóng một vai trò quan trọng trong khám phá chức năng sinh học của các oligosaccharide. Mặc dù đã có nhiều báo cáo về enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật có công dụng cắt mạch polysaccharide từ rong biển nhưng nghiên cứu về các enzyme được sinh tổng hợp từ ​​xạ khuẩn thì còn rất hạn chế. Nghiên cứu trong luận văn là tiến hành sàng lọc, tinh sạch và nghiên cứu đặc tính các enzyme từ xạ khuẩn được nuôi cấy trong môi trường rong biển để tìm ra loại enzyme mới có khả năng phân hủy polysaccharide của rong biển.

Tám mươi chủng xạ khuẩn được phân lập từ rong biển đang trong quá trình phân hủy.  Chúng được sàng lọc về khả năng sinh tổng hợp enzyme thuỷ phân alginate có trong rong biển. Các chủng DS40, DS44 và DS79 được giải mã trình tự genome và được định danh là Streptomyces griseorubens, Streptomyces luridiscabiei và Streptomyces sundarbansensis. Chúng có khả năng sinh tổng hợp enzyme có hoạt tính thuỷ phân alginate cao nhất khi chúng được nuôi trong môi trường dinh dưỡng có bổ sung 2% bột rong biển Bull Kelp. Alginate lyase DS40, DS44 và DS79 đã được tinh sạch bằng cách kết hợp phương pháp sắc ký trao đổi ion và sắc ký lọc gel. Hoạt độ của enzyme sau khi tinh sạch là 67.75 U/mg (DS40 alginate lyase), 108.6 U/mg (DS44 alginate lyase) và 103.4 U/mg (DS79 alginate lyase). Những enzyme này có trọng lượng phân tử khoảng 29 kDa và đoạn gen của chúng gồm 780 bp, mã hóa cho 259 loại axit amin. DS44 và DS79 alginate lyase thể hiện hoạt tính thuỷ phân cao đối với cả mạch polyguluronate và polymannuronate. pH tối ưu của cả hai enzyme là 8,5 và nhiệt độ tối ưu là 45oC và 55oC đối với DS44 và DS79 alginate lyase. Chúng thuộc nhóm enzyme có khả năng chịu mặn cao và nồng độ muối tối ưu bổ sung vào để tăng hoạt tính enzyme là 0,6 M. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các ion kim loại Mn2+, Co2+ và Fe2+ làm tăng xúc tác thuỷ phân alginate. Ngược lại, hoạt tính enzyme bị ức chế với sự có mặt của Zn2+ và Cu2+. Phân tích ESI-MS cho thấy rằng các sản phẩm chính của quá trình thuỷ phân là disaccharide, trisaccharide và tetrasaccharide, chứng tỏ rằng các enzyme này thuộc loại endo-alginate lyase. Trình tự axit amin của DS44 có sự khác biệt 10% với so với một loại lyase alginate từ xạ khuẩn đã được báo cáo, chứng tỏ rằng DS44 alginate lyase được sinh tổng hợp từ Streptomyces luridiscabiei có thể là một loại enzyme mới.

Ngoài ra, đề tài còn tạo ra enzyme tái tổ hợp nhờ sự kết hợp DNA mã hoá cho DS44 và DS79 alginate lyase vào trong một plasmid pColdI và đưa vào vật chủ Escherichia coli BL21 (DE3). Các protein tái tổ hợp được tinh sạch bằng cách sử dụng sắc ký ái lực Ni2+ Sepharose. Enzyme tái tổ hợp thể hiện các hoạt độ là 80,82 U / mg (DS44 alginate lyase) và 78,54 U / mg (DS79 alginate lyase). Độ pH và nhiệt độ tối ưu của enzyme tái tổ hợp là pH 8,5, 45oC (DS44 alginate lyase); và pH 7,5, 55oC (DS44 alginate lyase). Tóm lại, nghiên cứu của đề tài đã tạo ra được một loại alginate lyase mới có thể đưa vào sản xuất thương mại để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sinh học và y tế.

Xem bản tiếng Anh tại đây


Các tin cùng thể loại
+ Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc – khu vực phía Nam lần II năm 2011
+ VIỆN NC CNSH & MT THÀNH LẬP CÁC NHÓM NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
+ THU MẪU YẾN NHÀ TẠI NHA TRANG
+ LỚP TẬP HUẤN VỀ KÝ SINH TRÙNG VÀ THU SWAB Ở LỚP LÔNG VŨ
+ THU MẪU SINH VẬT BIỂN Ở ĐẢO PHÚ QUỐC VÀ VỊNH NHA TRANG
+ THU MẪU YẾN ĐẢO VÀ YẾN NHÀ ĐỢT 2
+ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA VIỆN CNSH & MT NĂM HỌC 2011 - 2012
+ CÁC ĐỀ TÀI NCKH CỦA VIỆN CNSH & MT NĂM HỌC 2011 – 2012
+ Hai đề tài khoa học cấp Trường và hai đề tài khoa học cấp Bộ được nghiệm thu cơ sở tại Viện CHSH & MT- Trường Đại học Nha Trang
+ HỘI THẢO “SỬ DỤNG NẤM MEN TRONG THỰC PHẨM” (14/8/2012)
+ VIỆN CNSH & MT THAM GIA DỰ ÁN CT – PIRE
+ LỚP TẬP HUẤN VỀ KÝ SINH TRÙNG TRÊN ĐỐI TƯỢNG THỦY SẢN
+ ĐỀ TÀI NGHIỆM THU CẤP BỘ TẠI VIỆN CNSH & MT
+ THU MẪU SINH VẬT BIỂN TẠI CÙ LAO CÂU – BÌNH THUẬN
+ SINH VIÊN ĐOÀN VĂN TIẾN LỚP 50CNSH, MỘT TẤM GƯƠNG HAI TỐT “HỌC TẬP TỐT, RÈN LUYỆN TỐT”
+ SEMINAR KHOA HỌC THÁNG 10/2012
+ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỀ TÀI BẢO TỒN GEN
+ KIỂM TRA TIẾN ĐỘ ĐỀ TÀI THỰC HIỆN TẠI VIỆN CNSH & MT
+ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG THAM GIA HỘI THẢO KHOA HỌC TRẺ THỦY SẢN TOÀN QUỐC LẦN THỨ IV
+ VIỆN CNSH&MT HỖ TRỢ HỌC SINH PHỔ THÔNG THAM GIA CUỘC THI SÁNG TẠO KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐẠT GIẢ NHẤT TOÀN QUỐC
+ PHÁT HIỆN 3 LOÀI SÁN LÁ ĐƠN CHỦ MỚI THUỘC GIỐNG Pseudorhabdosynochus TRÊN CÁ MÚ
+ NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN QUẦN THỂ VÙNG BIỂN TRUNG VÀ NAM BỘ, VIỆT NAM
+ CHUYẾN ĐI THỰC TẾ THĂM KHU RỪNG ĐƯỚC VĨNH THÁI – NHA TRANG
+ ĐỀ TÀI TIẾN SĨ: SỰ THÍCH ỨNG CỦA CÁ KHOANG CỔ VỚI VẬT CHỦ HẢI QUỲ: TỪ GÓC NHÌN DI TRUYỀN TỚI SINH LÝ HỌC.
+ GIẢNG VIÊN VIỆN CNSH & MT THAM GIA WORKSHOP: KHẢO SÁT XÃ HỘI HỌC VỀ THU GOM VÀ TÁI CHẾ RÁC TẠI NHA TRANG 1-6.11.2019
+ VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI NGHỊ THỰC PHẨM CHÂU Á LẦN THỨ 15 (THE 15TH ASEAN FOOD CONFERENCE, AFC)
+ GIẢNG VIỆN VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI THẢO "NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG LĨNH VỰC HÓA HỌC, SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG – KẾT QUẢ VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG”
+ HỘI THẢO QUỐC TẾ VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG 2019
+ NHÓM GIẢNG VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG THAM GIA HỘI THẢO & WORKSHOP QUỐC TẾ TẠI HÀ NỘI
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM GIA TẬP HUẤN CÔNG NGHỆ NHÂN GIỐNG VÀ SẢN XUẤT CÂY GIỐNG HƯỚNG TỚI THƯƠNG MẠI HÓA
+ VIỆN CNSH&MT TỔ CHỨC THÀNH CÔNG HỘI THẢO VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
+ GIẢNG VIÊN VIỆN CNSH & MT THAM GIA KHÓA ĐÀO TẠO VỀ HẢI DƯƠNG HỌC VÀ AXIT HÓA ĐẠI DƯƠNG
+ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHITOSAN TRONG VI NHÂN GIỐNG LAN MOKARA
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THU MẪU TẠI LUANG PRABANG, LÀO
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA Hội THẢO KHOA HỌC TRẺ LẦN THỨ 10
+ GIẢNG VIỆN VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI THẢO RỪNG NGẬP MẶN
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA HỘI THẢO NGƯ LOẠI HỌC CHÂU Á 2017
+ VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI NGHỊ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TOÀN QUỐC KHU VỰC PHÍA NAM LẦN III
+ VIỆN CNSH&MT NHẬN NGUỒN TAI TRỢ CỦA USAID VÀ NFS
+ NHÓM NGHIÊN CƯU ĐA DẠNG SINH HỌC VA BẢO TỒN THỰC HIÊN CHUYẾN THU MẪU TRONG KHUÔN KHỔ DỰ ÁN PEER
+ VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI THẢO CÔNG NGHỆ SINH HỌC TOÀN QUỐC
+ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI NGHỊ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CHÂU Á THÁI BÌNH DƯƠNG (APA) 2013
+ HỢP TÁC THỰC HIỆN KỸ THUẬT ezRAD GIỮA TRƯỜNG ĐẠI HỌC OLD DOMINION VÀ VIỆN CNSH&MT, TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
+ VIỆN CNSH&MT TỔ CHỨC HỘI THẢO “CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU BIỂN”
+ SINH VIÊN LỚP 53CNSH VIỆN CNSH&M TỔ CHỨC SEMNA VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI THẢO BỆNH THỦY SẢN CHÂU Á LẦN THỨ 9 (DAA9)
+ TRƯỞNG NHÓM NGHIÊN CỨU VI SINH THAM DỰ CÁC HỘI NGHỊ QUỐC TẾ TẠI VƯƠNG QUỐC ANH VÀ THÁI LAN
+ CAN BỘ, SINH VIÊN VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỌI THẢO KHOA HỌC KHỐI CÁC TRƯỜNG VIỆN TỈNH KHÁNH HÒA
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI THẢO KHOA HỌC THỦY SẢN TẠI ĐẠI HỌC CẦN THƠ
+ HỘI THẢO UK – VIỆT NAM VỀ PHÁT TRIỂN CÁC GIỐNG LÚA CHỐNG CHỊU VỚI STRESS PHI SINH HỌC
+ VIỆN CNSH&MT LÀM VIỆC VỚI TRƯỜNG ĐAI HỌC AUBURN, HOA KỲ
+ VIỆN CNSH&MT LÀM VIỆC VỚI TRƯỜNG ĐAI HỌC BANG MISSISSIPPI, HOA KỲ
+ VIỆN CNSH&MT TỔ CHỨC HỘI THẢO ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY NĂM HỌC 2014-2015
+ NGHIỆM THU 2 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
+ CHƯƠNG TRÌNH TÌNH NGUYỆN “TRUNG THU YÊU THƯƠNG 2015”
+ CÁN BỘ SINH VIÊN VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI NGHỊ KHOA HỌC THỦY SẢN TOÀN QUỐC
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI THẢO LẦN THỨ 17 VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC TẠI AUSTRALIA
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA HỘI THẢO QUỐC TẾ VỀ PHÁT TRIỂN HỆ SINH THÁI BIỂN BỀN VỮNG
+ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TỔ CHỨC HỘI NGHỊ HỌC TỐT DÀNH CHO SINH VIÊN KHÓA 57
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI THẢO NGƯ LOẠI HỌC CHÂU Á TẠI ĐÀI LOAN
+ VIỆN CNSH&MT TỔ CHỨC HỘI THẢO KHOA HỌC TRẺ VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
+ Khởi nghiệp từ đam mê
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA DIỄN ĐÀN KHOA HỌC BIỂN ĐÔNG 2017
+ LÃNH ĐẠO VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI NGHỊ CHITIN/CHITOSAN CHÂU Á –THÁI BÌNH DƯƠNG LẦN THỨ 11
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN HỢP TÁC THU MẪU TẠI LÀO TRONG DỰ ÁN SÔNG XE KONG
+ NHÓM ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM DỰ HỘI THẢO BEFE-2015 Ở SINGAPORE
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA HỘI THẢO TẠI VIENTIANE, LAOS
+ THÀNH VIÊN NHÓM NC ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN THAM GIA HỘI THẢO QUỐC TẾ TẠI THÁI LAN
+ NHÓM NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN TIẾN HÀNH HOẠT ĐỘNG THU MẪU Ở SÔNG MEKONG TẠI VIỆT NAM VÀ CAM PU CHIA
+ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI NGHỊ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TOÀN QUỐC KHU VỰC PHÍA NAM LẦN THỨ IV
+ INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONSERVATION GENETICS FOR MEKONG RIVER BASIN
+ VIỆN CNSH&MT TỔ CHỨC SINH HOẠT HỌC THUẬT VỚI CHUYÊN GIA ĐẾN TỪ MỸ VÀ NA UY
+ CÁN BỘ VIỆN CNSH&MT THAM DỰ HỘI THẢO KHOA HỌC “PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG BỐ KHOA HỌC CỦA GIẢNG VIÊN”
+ GIẢNG VIÊN VIỆN CNSH&MT THAM GIA HỘI THẢO TẠI ĐẠI HỌC SOUTHERN CROSS, AUSTRALIA
+ VIỆN CHSH&MT TỔ CHỨC LỄ BẢO VỆ TỐT NGHIỆP CHO HAI NGÀNH CNSH VÀ KTMT