Hoàn thành ba bộ gene nấm mốc Aspergillus

Hoàn thành ba bộ gene nấm mốc AspergillusTrên tờ Narure số 428 (22-122005), trình tự genome 3 loài nấm mốc Aspergillus đã được công bố. Cụ thể Aspergillus oryzae, loài thường được dùng để sản xuất rượu sake truyền thống của Nhật; nấm Aspergillus fumigatus loài gây bệnh trên người và Apsergillus nidulans thường được dùng như một mô hình trong các nghiên cứu di truyền.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hoàn thành ba bộ gene nấm mốc Aspergillus Hoàn thành ba bộ gene nấm mốc AspergillusTrên tờ Narure số 428 (22-12-2005), trình tự genome 3 loàinấm mốc Aspergillus đã đượccông bố. Cụ thể Aspergillusoryzae, loài thường được dùng đểsản xuất rượu sake truyền thốngcủa Nhật; nấm Aspergillusfumigatus loài gây bệnh trênngười và Apsergillusnidulans thường được dùng nhưmột mô hình trong các nghiêncứu di truyền. Cũng cần nhắc lạirằng giốngAspergillus có khoảng185 loài, trong đó có 20 loài gâybệnh cho người, nhiều loài gâybệnh cho thực vật và nhiều loàiđược con người ứng dụng để sảnxuất thực phẩm, hóa chất và cácenzyme công nghiệm. Do đóthông tin di truyền từ bộ gene 3loài Aspergillus vừa công bố đãcung cấp nguồn thông tin dồi dàokhông chỉ về quá trình tiến hóamà còn cung cấp thông tin về cácđặc tính có lợi và có hại của từngloài.Các trình tự này được công bố từnhóm các nhà khoa học bao gồmNhật, Mỹ và Châu Âu, tỷ lệ trình tựmỗi genome mà họ đọc được đạtkhoảng 95%. Tổng dung lượnggenome từ 3 loài đã đọc là 95Megabase, bao gồm 33.500 genemã hóa protein chứa trong 24nhiễm sắc thể (8 NST mỗi loài). Sosánh với bộ gene người, chúng tanhớ lại rằng bộ gene người dài đến320 Megabase nhưng chứa chỉ30.000 gene mã hóa protein. Chothấy hệ số nén chặt gene tronggenome của Apergillus khá cao.1. Genomea. Aspergillus ogyzae, loài đã đượcsử dụng gần một ngàn năm nay đểsản xuất thực phẩm và đồ uống lênmen cổ truyền của Nhật Bản.Genome của nó dài hơn genomecủa A. fumigatus và A.nidulans khoảng 7-9 Mb. Để giảithích cho trường hợp này, các nhàkhoa học giả định rằng đã có mộtsố gene được chuyển từ loài khácsang A. ozyrae trong quá trình tiếnhóa. Hơn nữa, phần DNA phụ trội(dài hơn) này không nằm tập trungtrong genome mà ngược lại chúngphát tán nữa khắp bộ gene, đặc biệtchúng chứa khá nhiều gene liênquan đến tổng hợp và vận chuyểnnhiều chất chuyển hóa bậc hai - tứclà những hợp chất hóa học khôngliên quan trực tiếp đến sự tăngtrưởng, phát triển và sinh sản bìnhthường của sinh vật. Các chấtchuyển hóa bậc hai thường mangtính đặc hiệu cho loài. Do vậy, việctìm thấy các gene liên quan đếnchất chuyển hóa bậc hai sẽ giúpchúng ta hiểu biết kỹ hơn về đặctính sinh học đặc hiệu của loài quantâm.Quan sát các loài tương cận với A.oryzae chẳng hạn A. flavus và A.niger, các nhà khoa học cũng thấybọn này cũng có phương thứcchiêu mộ gene tương tự. Chẳnghạn loài A. flavus có 25 gene mãhóa cho các protein liên quan đếncon đường tạo ra độc tố aflatoxin.Điều khá ngạc nhiên là các genegây độc này cũng hiện diện ởloài A. oryzae nhưng may mắn làchúng không biểu hiện. Điều nàygợi ý rằng tổ tiên của A. flavus đãchuyển các gene gây độc vào A.oryzae, nhưng sau đó chúng đã bấthoạt trong quá trình tiến hóa của A.oryzae.b. Aspergillus fumigatus là loàinấm mốc gây các căn bệnh chếtngười và là một dị ứng nguyênkhông thể coi thường. Trình tự A.fumigatus đã chỉ ra 9 gene liênquan đến hiện tượng dị ứng khôngbiết đến trước đây, cũng như nhiềugene liên quan đến quá trình sảnxuất các chất chuyển hóa bậc haiđặc biệt, và một chuỗi các gene cơbản có thể là cái đích tiềm năng chothuốc tác dụng lên. Tuy nhiên, cáctác giả nghiên cứu nhận dịnh rằngcác yếu tố đóng vai trò nền tảngcho quá trình phát sinh bệnh củaloài A. fumigatus này khá là phứctạp, do đó để nhận diện đầy đủ bọnchúng, các nhà khoa học cần phảisử dụng những khuynh hướngnghiên cứu khác để bổ sung chokhuynh hướng phân tích genomeđang dùng. Chẳng hạn, loài A.fumigatus phát triển rất mạnh trongloài sinh vật máu nóng (như conngười chúng ta), do đó mà chúngcó khả năng chịu được nhiệt độ cơthể cao (so sánh với nhiệt độ môitrường ngoài). Bằng cách sử dụngkỹ thuật DNA microarray, các nhàkhoa học đã xác định được mộtchuỗi các gene gọi là gene chịunhiệt mà toàn bộ hoạt động của ochúng tăng cao ở 37 C. Tuy nhiênđiều may mắn là khi nhiệt độ tănglên 37 oC thì nó không đủ sức bậtnhiều gene liên quan đến độc tínhcủa loài này.c. Aspergillus nudulans từ đâu đãđược dùng như một sinh vật môhình nghiên cứu di truyền của nấm.Do đó mà bộ gene của nó đượcxem là cốt yếu để tiến hành phântích so sánh ba loài Aspergillus, tuynhiên bản thân bộ gen của A.nudulans cũng có những đặc tínhriêng biệt cần được khám phá.Chẳng hạn, sự điều hòa vài generiêng biệt đã được xác lập, trong đócác nhà khoa học đã nhận diện vịtrí được giả định là nơi các yếu tốđiều hòa và điều khiển phiên mã sẽgắn lên. Ngoài ra, các nhà nghiêncứu còn tìm thấy nhiều khung đọcmở nhỏ nằm ở vùng thượng nguồncủa gene có thể đóng vai trò ngăncản sự biểu hiện của của gene nằmkề dưới nó. Thông qua bộ gene, cácnhà khoa học còn tìm thấy nhiềugene, mà người ta không biết tới,liên quan đến nhiều quá trình sinhhọc khác thường như: quá trình traođổi chất (oxy hóa acid béo), pháttriển (tăng trưởng theo cực) và conđường sửa sai DNA.2. Tiến hóa genomeKết quả phân tích so sá ...