No abstract

Miraculin, a taste modifier, is a protein that was first isolated from miracle fruit (Richadella dulcifica). It can change a sour taste into a sweet taste when sour acids are consumed, although it does not elicit a sweet response. Miraculin may have the potential in industry as a substitute for sugars and as artificial sweeteners. Since the miracle plant has low fruit productivity, mass production of miraculin is limited. Transgenic hairy root culture is a potential alternative system for the mass production of miraculin. In this study, we investigated the expression of recombinant miraculin in tobacco (Nicotiana tabacum) hairy roots. To increase miraculin expression, the heat shock protein 18.2 promoter and terminator were used to drive the expression of miraculin gene in a potential host system. Synthetic miraculin gene was transformed into Nicotiana tobacum leaf explants via Agrobacterium rhizogenes. The transgenic hairy root clones that contained synthetic miraculin gene showed rapid growth and reached maximum growth after 35-day culture. When the expression of miraculin gene was regulated by heat shock protein 18.2 promoter and heat shock protein terminator, the expression of recombinant miraculin increased than the control regulated by CaMV 35S promoter and nopaline synthase terminator. The recombinant miraculin was 19.97 ng per µg of the total soluble protein and equivalently with approximately 2% of the total soluble protein. For the first time, a taste modifying miraculin was successfully expressed in tobacco hairy root. The results in this study have given a promising approach for the application of the transgenic hairy root system to produce recombinant miraculin.

Khoai mo, local name of Yam species belonging to the Dioscoraceae family, is widely grown at Muong Khuong, Lao Cai province because of their important food and pharmaticeutical valuables. This work aimed to sequence the MatK gene obtained from leaves of a local yam grown in Muong Khuong, Lao Cai. The sequencing result showed a partial sequence of the MatK gene which was submitted to GenBank with accession MF494702 provided. The length of this partial sequence is 916 nucleotides. Phylogeny analysis indicated that local yam cultivar grown at Muong Khuong, Lao Cai belonged to Dioscorea alata species. Nodal segments collected from this local yam were used as initial material for in vitro vegetative multiplication. In the shoot formation step, BAP or BAP and NAA complex were used in shoot formation experience. In vitro shooting effect was higher on MS medium supplemented with BAP at 0.3 mg/l of contrentration in compared to other studied BAP concentrations. The presence of NAA at 0.5 mg/l in medium containing BAP promoted a high rate of shoot multiplication. Highest value of shoot production was obtained on MS medium fortified with BAP (1.5 mg/l) and NAA (0.5 mg/l) from nodal segments. In next step, shoots were successfully rooted in vitro. A high number of roots per shoot and highest length of roots were obtained on MS medium containing 0.2 or 0.3 mg/l of NAA. High acclimatization frequencies were obtained when transferred rooted explants to rich soil, yellow clay soil and soil+sand mixture (1:1). Best survival rate (100%) was achieved on rich soil substrate during ex vitro acclimatization process.

1 Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *chuhoangha@ibt.ac.vn 2 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 TÓM TẮT: Miraculin là một protein tạo cảm giác ngọt và ít sinh năng lượng, được tách chiết từ quả cây thần kỳ (Richadella dulcifica), một loại cây bụi ở Tây Phi. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tổng hợp nhân tạo gen miraculin với mã di truyền được tối ưu hóa trong dòng tế bào thuốc lá BY-2. Gen miraculin được chèn vào hai cấu trúc pBI 121 /HSP-pro:Mir:HSP-ter với promoter và terminator của gen HSP 18.2 được phân lập từ cây Arabidopsis thaliana có hiệu quả tăng cường biểu hiện của protein tái tổ hợp và pBI 121 /35S-pro:Mir:NOS-ter. Các cấu trúc này được sử dụng để chuyển gen miraculin vào các dòng tế bào thuốc lá BY-2. Các dòng tế bào BY-2 được đánh giá bằng kỹ thuật PCR và lai miễn dịch Western blot. Kết quả cho thấy, chúng tôi đã tạo được các dòng tế bào BY-2 sinh trưởng ổn định trong môi trường lỏng sau 4-5 lần cấy chuyển với khoảng cách giữa mỗi lần là 2 tuần. Các dòng BY-2 sinh trưởng ổn định và biểu hiện protein tái tổ hợp miraculin có kích thước khoảng 43-45 kDa, trong đó các dòng tế bào BY-2 được chuyển cấu trúc HSP-pro:Mir:HSP-ter biểu hiện mạnh hơn so với các dòng BY-2 được chuyển cấu trúc 35S-pro:Mir: NOS-ter. Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam và trên thế giới, protein tạo cảm giác ngọt miraculin được biểu hiện trong dòng tế bào thuốc lá BY-2. Kết quả này mang lại tiềm năng lớn cho nghiên cứu và sản xuất protein miraculin trong thực tiễn.Từ khóa: Béo phì, BY-2, cảm giác ngọt, cây thần kỳ, miraculin, tế bào thuốc lá. MỞ ĐẦUMiraculin là một protein tạo cảm giác ngọt được tách ra từ quả cây thần kỳ (Richadella dulcifica), là loại cây bụi sống ở vùng Tây Phi [14,15]. Miraculin là protein ít sinh năng lượng và có tiềm năng thay thế chất làm ngọt nhân tạo, cải thiện đáng kể chế độ ăn cho người mắc bệnh tiểu đường và béo phì [6]. Tuy nhiên, khả năng thương mại hóa miraculin bị hạn chế vì cây thần kỳ phân bố ở vùng nhiệt đới khắc nghiệt, sinh trưởng chậm, quả nhỏ và khó bảo quản [14].Ngày nay, với sự phát triển của kỹ thuật di truyền đặc biệt là bằng các công cụ sinh học phân tử, đã giúp cho con người có thể vượt qua rào cản về loài, giúp sản xuất được các protein cũng như các chất mong muốn. Dòng tế bào thuốc lá BY-2 được phân lập bởi Kato et al. (1972) có rất nhiều ưu điểm như độ đồng đều cao, có tốc độ sinh trưởng nhanh, lên đến 80-100 lần sau một tuần nuôi cấy, có hàm lượng rất thấp nicotine so với cây thuốc lá nguyên vẹn [12]. Đây là một trong số ít dòng tế bào thực vật được sử dụng để sản xuất protein tái tổ hợp: protein erythropoietin của người [10,11] Sự biểu hiện của protein tái tổ hợp trong thực vật có thể được tăng cường nhờ tối ưu mã di truyền của gen đích với hệ thông sinh tổng hợp protein của hệ thống biểu hiện, vector biểu hiện, sự dung hợp gen đích, các yếu tố tham gia vào quá trình phiên mã và dịch mã [2]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành chuyển gen miraculin nhân tạo thông qua hai cassette biểu hiện khác nhau trong dòng tế bào BY-2, đánh giá các dòng tế bào BY-2 ...

No abstract