Phát hiện những enzim thực vật quan trọng - Bản có dấu.
Phat hien nhung enzim thuc vat quan trong - Bản không dấu.

Nghiên cứu được công bố trực tuyến  ngày 22 tháng 5năm 2008 trên tạp chí  The Plant. Nghiên cứu  có thể sẽ mang lại cáchthức cấy isoflavonoid tổng hợp vào cây trồng năng lượng sinh học nhằmtăng khả năng đề kháng, giảm thiệt hại mùa màng, và tăng sản lượng chocác nguyên liệu  hóa học khác.

Sử dụng phương pháp miêu tả trong bài báo, các nhà nghiên cứu  nhận biếtđược những enzim làm thay đổi cấu trúc thành tế bào thực vật. Chúng giữvai trò rất quan trọng  trong việc thay đổi khả năng tiêu hóa của thànhtế bào, tạo ra sinh khối phù hợp cho việc chuyển hóa thành nguyên liệusinh học.

Trong tự nhiên, isoflavonoid xuất hiện chủ yếu trongcác cây họ đậu như cỏ ba lá, đậu nành, và cỏ linh lăng. Nó làm tăng khảnăng chống chịu của thực vật đối với bệnh dịch, giúp duy trì quan hệcộng sinh giữa thực vật và vi sinh vật sống trong rễ của chúng để tạora sinh khối. Một số nghiên cứu  cũng nhận định rằng những sản phẩm  thựcvật tự nhiên  này có thể ngăn ngừa một số bệnh ung thư, bệnh tim mạch,và các triệu chứng mãn kinh.

Khinhóm nghiên cứu  Brookhaven đánh dấu enzim tổng hợp isoflavonoid bằngmột loại protein phát huỳnh quang xanh, họ đã rất ngạc nhiên  vì tìmthấy loại enzim đã được đánh dấu nằm trong nhân tế bào thực vật (a).Đây là sự khác biệt  về cách phân bố thông thường của các loại enzimkhác cùng họ (c), từ đó cho thấy có tồn tại chức năng sinh học tiềmnăng chưa hề được phát hiện của enzim trong nhân tế bào. Khi proteinnày thu ngắn lại, không thể xác định được vị trí của nhân được nữa (b),tiết lộ một hình thức phân bố khác (d). (Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia  Brookhaven)

Nhà sinh vật học Brookhaven Chang-Jun Liu, tác giả  của bài báo cho biết: “Rấtnhiều người quan tâm  đến việc cấy isoflavonoid tổng hợp vào các câykhông thuộc họ đậu để mang lại lợi ích cho cả thực vật và con người.”

Đây không phải là một công việc  đơn giản. Thứ nhất, isoflavoniod sinhtổng hợp rất phức tạp, với nhiều bước và cần sự tham gia của nhiều loạienzim. Một thách thức khác là sự tích lũy ở nồng độ cao đối với nhữngphân tử trung cấp có thể độc hại đối với thực vật.

Liu cho biết: “Những cây họ đậu đã tìm ra biệnpháp tự bảo vệ bằng cách chuyển tích lũy từ những phân tử trung cấpsang không bào hoặc thành tế bào”. Enzim thực hiện quá trình chuyển hóa này chính là enzim mà Liu mong muốn tìm thấy.

Liu và các đồng tác giả  suy luận rằng loại enzim này có thể thuộc vềmột họ enzim lớn thực hiện rất nhiều chức năng sinh học gây ảnh hưởngđến sự gia tăng, phát triển, đề kháng, sinh tổng hợp, cũng như làm thayđổi cấu trúc thành tế bào. Vì vậy họ bắt đầu tìm kiếm  những gen chỉ dẫntế bào tạo ra nhóm protein nói trên.

May mắn là gen sản xuất nhóm protein đó có những trình tự thông tin  di truyền giống nhau. Sử dụng trình tự “dấu hiệu”như một bản đồ, các nhà khoa học  đã tìm kiếm  những gen có dấu hiệutương tự trong dữ liệu  gen của một loại cây họ đậu. Lần tìm kiếm  đầutiên cho ra 76 loại gen có vẻ như thuộc về nhóm gen này, bao gồm nhữnggen ra chỉ thị cho tế bào sản xuất enzim isoflavonoid.

Dựa trên phân tích  tin sinh học và thí nghiệm gen, các nhà khoa học  tậptrung vào 9 gen. Sau đó họ cấy 9 gen này vào vi khuẩn E. coli để tạo raprotein, rồi kiểm tra khả năng thực hiện chức năng enzim của nhữngprotein đó. Các nhà khoa học  đã phát hiện thấy 3 loại enzim có nhữngphản ứng mà họ đang tìm kiếm  – chuyển phân tử trung gian trongisoflavonoid sinh tổng hợp thành một dạng có thể lưu giữ bằng cách thêmvào những chuỗi cácbon ngắn, quá trình này được gọi là acyl hóa.

Bước tiếp theo là kiểm tra 3 loại enzim acyl hóa này trong thực vật.Các khoa học  gia thêm gen của từng loại enzim vào thực vật thông thườngở môi trường  phòng thí nghiệm, không phải cây họ đậu, đã có chứa một sốgen hình thành isoflavone không hoàn chỉnh, cuối cùng kiểm tra sản phẩmisoflavonoid acyl hóa.

Liu giải thích: “Áp dụng phương pháp này, chúng tôi  đã có thểkhẳng định rằng ít nhất một loại enzim có phản ứng acyl đối vớiisoflavonoid thực vật”

Bên cạnh việc tìm ra enzim, thí nghiệm chứng minhcác nhà nghiên cứu  đã thành công  trong việc cấy sinh tổng hợpisoflavonoid vào những loài thực vật không phải họ đậu, khiến triểnvọng cấy sinh tổng hợp vào cây trồng năng lượng sinh học tiến gần hơnvới thực tiễn.

Liu cho biết: “Những enzim chúng tôi  tìm thấy rõ ràng đã thựchiện biến đổi rất nhiều hóa chất có cấu trúc tương tự. Chúng có thểđược sử dụng trong ứng dụng  trao đổi chất của nguyên liệu  hóa học giátrị gia tăng bằng cách thúc đẩy tích lũy hóa chất trong cây trồng nănglượng sinh học”.

Nghiên cứu được Phòng khoa học  thuộc Cơ quan  nghiên cứu  sinh học và môitrường - Bộ năng lượng Hoa Kỳ  phối hợp với Chương trình  nghiên cứu  vàphát triển - Phòng thí nghiệm Brookhaven đồng tài trợ. Ngoài Liu, độinghiên cứu bao gồm Xiao-Hong Yu - nhà nghiên cứu  bậc sau tiến sĩ đanglàm việc tại phòng thí nghiệm Brookhaven, và Min-Huei Chen thuộc đạihọc Stony Brook.

Hiện tại chưa có bình luận nào về bài viết Phát hiện những enzim thực vật quan trọng!

Bạn có ý kiến gì về bài viết Phát hiện những enzim thực vật quan trọng này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Phát hiện những enzim thực vật quan trọng bạn tại đây.