Giáo trình CƠ SƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ - Chương 5

Chương 5: XÁC ĐỊNH MỐI LIÊN QUAN GIỮA PROTEIN VÀ ĐẶC TÍNH Ở SINH VẬTTóm tắt: Protein lả sản phẩm biểu hiện gene, protein biểu hiện thành tính trạng và đặc tính ở sinh vật. Trong tế bào có nhiều loại protein chức năng quan trọng và những hiểu biết về đặc điểm của những protein này là cơ sở cho những ứng dụng vào công tác chọn giống và bảo vệ sức khoẻ con người. Những loại protein đề cập trong chương này là protein liên quan đến tính chống chịu của sinh vật và protein ức chế hoạt...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình CƠ SƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ - Chương 5Chương 5: XÁC ĐỊNH MỐI LIÊN QUAN GIỮA PROTEIN VÀĐẶC TÍNH Ở SINH VẬTTóm tắt: Protein lả sản phẩm biểu hiện gene, protein biểu hiện thành tính trạngvà đặc tính ở sinh vật. Trong tế bào có nhiều loại protein chức năng quan trọngvà những hiểu biết về đặc điểm của những protein này là cơ sở cho những ứngdụng vào công tác chọn giống và bảo vệ sức khoẻ con người. Những loại proteinđề cập trong chương này là protein liên quan đến tính chống chịu của sinh vậtvà protein ức chế hoạt động ribosome. Xác định mốt liên quan giữa protein vàtính trạng, đặc tính ở sinh vật lập thành các chỉ thị protein cho đặc tính và tínhtrạng. Các chỉ thị protein có thể là chỉ thị hàm lượng protein, enzyme, phân tửprotein hay phổ isozyme và xác định các loại chỉ thị này được thực hiện theoquy trình kĩ thuật nhất định. Hàm lượng protem, đường và hoạt độ enzyme liênquan đến áp suất thẩm thấu trong tế bào và quan hệ với tính chống chịu củasinh vật. Có nhiều đặc tính và tính trạng của sinh vật được quan tâm nghiên cứuhiện nay là tính chống chịu của sinh vật và việc tìm ra các chỉ thị protein chođặc tính này có ý nghĩa cao trong chọn tạo giống.Nội dung của chương gồm 6 vấn đề cơ bản: (1). Một số loại protein chức năng;(2). Quy trình xác định chỉ thị protein; (3). Kĩ thuật phân tích protein; (4). Kĩthuật phân tích enzyme; (5). Kĩ thuật phân tích đường, (6). Nghiên cứu RIPsbằng Westem blot.§1. MỘT SỐ LOẠI PROTEIN CHỨC NĂNG1.1. Protein liên quan đến tính chống chịu Khả năng chống chịu của sinh vật nói chung và của thực vật nói riêng liênquan đến cấu trúc và chức năng của các thành phần trong tế bào. Các vùng tếbào và các quá trình xảy ra trong mỗi vùng liên quan đến khả năng chịu hạn,nóng, mặn, phèn của thực vật (hình 5.1). 62 Hình 5.1. Chức năng của các vùng tế bào khi môi trường thiếu nước (theo Bohnert,Jensen, 1996 và Đinh Thị Phòng, 2001)Hình 5.2. Hoạt động của các gene liên quan đến sự mất nước và sự thay đổi áp suất thẩm thấu (theo Bray, 1993 và Trần Thị Phương Liên, 1999).1.1.1. Protein sốc nhiệt (HSP) HSP có ở hầu hết các loài thực vật như: lúa mì, mạch, lúa gạo, ngô, đậuhành, tỏi.... chúng chiếm khoảng 1% protein tổng số trong lá của các loài thựcvật này. HSP còn tìm thấy ở vi khuẩn và động vật bậc cao. HSP được tổng hợpkhi tế bào gặp điều kiện cực đoan như hạn, nhiệt độ cao, độ muối cao. 63 HSP có thể chia làm 6 nhóm dựa trên cơ sở khối lượng phân tử khácnhau: MW 110, 90, 70, 60, 20, 8,5 kDa. Trong số đó có nhóm HSP70 và HSP60có nhiều đại diện của chất môi giới phân tử (gọi là chaperonin). HSP8,5 hoa(ubiquytin) có chức năng bảo vệ cho tế bào nhưng không phải là môi giới phântử. Ubiquytin có hoạt tính protease với chức năng phân giải các protein khôngcó hoạt tính enzyme, ngăn chặn hiện tượng gây độc tế bào của những proteinnày. Ubiquytin có MW rất thấp, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ nên ubiquytin cóvai trò tự sửa chữa của tế bào khi gặp yếu tố cực đoan, đặc biệt là nhiệt độ.1.1.2. Môi giới phân tử (MGPT) Theo Ellis (1997) MGPT là một nhóm gồm nhiều loại protein khác nhau,nhưng chúng đều có chức năng tham gia tạo cấu trúc không gian đúng choprotein trong tế bào. Chức năng của MGPT thể hiện ở những nội dung sau: - Giữ ổn định chuỗi polipeptit khi đang tổng hợp và tạo cấu trúc khônggian đúng cho chúng. - Tạo lại cấu trúc không gian của protein sau khi vận chuyển qua màng tếbào. - Lắp giáp các chuỗi polipeptit vào phức để tạo cấu trúc bậc 4. - MGPT được tăng cường nhờ quá trình tổng hợp trong điều kiện cựcđoan do nhu cầu cấp thiết của tế bào. Hoạt động của MGPT được thực hiện nhờ việc sử dụng năng lượng ATP.MGPT được nghiên cứu đầu tiên ở thực vật và liên quan đến enzyme Ribulosebisphotphat cacboxylase/oxygenelase (RUBISCO). RUBISCO xúc tác các phảnứng tổng hợp chất hữu cơ nhờ sử dụng CO2 tự do trong quang hợp. RUBISCOcó cấu trúc bậc 4 gồm từ 4- 8 tiểu đơn vị lớn (MW52) và 8 tiểu đơn vị nhỏ(MW14 kDa). Một loại protein đặc hiệu gắn với những tiểu đơn vị chính tạophức RUBISCO-binding protein (RBP) và RBP là MGPT. MGPT ở thực vật tham gia tạo cấu trúc không gian đúng cho những phântử protein mới được tổng hợp, chuyển protein qua màng, duy trì cấu trúc đặchiệu của protein, ngăn chặn sự huỷ hoại protein chưa tạo cấu trúc đúng, khởi đầusự phân giải protein bị biến tính. MGPT có thể phân thành một số nhóm chủ yếu sau: • HSP70 là nhóm MGPT có hoạt tính ATP-ase và có tính bảo thủ cao. Trong điều kiện cực đoan HSP70 có thể ngăn chặn sự co cụm và kết tụ protein. • HSP60 (chaporonin) là loại protein cấu tạo từ các tiểu đơn vị có khối lượng 60 kDa và cũng có hoạt tính ATP-ase. Chúng có cấu tạo 2 vòng, ...