expression of a taste-modifying protein, miraculin, in by-2 tobacco cell line (Nicotiana tabacum L. Cv Bright Yellow 2)

Abstract

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 ...