Khả năng ức chế quá trình phát sáng sinh học ở Vibrio harveyi bởi enzyme AHLlactonase tái tổ hợp

Trong vòng ba thập kỷ trở lại đây, các nhà khoa học đã khám phá ra quá trình “quorum sensing” như là một quá trình giao tiếp ở thế giới vi khuẩn, trong đó việc tổng hợp và dò tìm một loại phân tử tín hiệu thực hiện điều hòa việc biểu hiện gen. Quá trình này được
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khả năng ức chế quá trình phát sáng sinh học ở Vibrio harveyi bởi enzyme AHLlactonase tái tổ hợp Khả năng ức chế quá trình phát sáng sinh học ở Vibrio harveyi bởi enzyme AHL- lactonase tái tổ hợpTrong vòng ba thập kỷ trở lại đây, các nhà khoa học đã khám phá ra quá trình“quorum sensing” như là một quá trình giao tiếp ở thế giới vi khuẩn, trong đó việctổng hợp và dò tìm một loại phân tử tín hiệu thực hiện điều hòa việc biểu hiện gen.Quá trình này được chứng minh là có liên quan trực tiếp đến sự biểu hiện gen mãhóa các yếu tố độc lực ở một số loài vi khuẩn gây bệnh trên động vật thủy sản, vídụ như Vibrio harveyi, V. parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila, Edwardsiellatarda, Edw. ictaluri. Hệ thống quorum sensing ở Vibrio harveyi bao gồm ba đườngdẫn khác nhau đều ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phát sáng sinh học ở loài vikhuẩn này. Trong đó đường dẫn thứ nhất được điều tiết bởi phân tử AHL (N-acylhomoserine lactone), một loại phân tử tín hiệu quorum sensing rất phổ biến ở nhómvi khuẩn Gram âm.AHL-lactonase là một trong hai loại enzyme có khả năng phân hủy phân tử AHL.Enzyme này được mã hóa bởi gen aiiA hiện diện ở các loài vi khuẩn thuộc nhómBacillus spp. Có khá nhiều nghiên cứu trên thế giới trong việc ứng dụng enzymeAHL-lactonase tái tổ hợp như là một biện pháp kiểm soát sinh học đối với cácbệnh trên cây trồng có liên quan đến quá trình tiết ra phân tử AHL. Trong lĩnh vựcnuôi trồng thủy sản chỉ mới có hai nghiên cứu được công bố gần đây trong việc sửdụng enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp để kiểm soát bệnh do Aeromonashydrophila gây ra trên cá chép (Chen và ctv., 2010; Cao và ctv., 2012).Trong nghiên cứu này (nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học vàcông nghệ quốc gia), enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp có nguồn gốc từ gen aiiAcủa chủng Bacillus cereus N26.2 phân lập từ môi trường ao nuôi cá tra, được dònghóa (clone) và biểu hiện vượt mức ở chủng E. coli BL21(DE3)pLysS. EnzymeAHL-lactonase tái tổ hợp được khảo sát khả năng phân hủy phân tử AHL có liênquan đến độc lực ở V. harveyi và Edw. ictaluri, với mục tiêu lâu dài là nhằm ứngdụng enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp trong việc kiểm soát bệnh do hai loài vikhuẩn này gây ra trên tôm sú và cá tra.Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi trình bày một số kết quả nghiên cứu trongviệc khảo sát hoạt tính phân hủy phân tử AHL, thông qua khả năng ức chế quátrình phát sáng sinh học ở vi khuẩn V. harveyi. Hai chủng V. harveyi được sửdụng: chủng hoang dại BB120 hiện diện cả ba đường dẫn quorum sensing, vàchủng đột biến JMH606 chỉ hiện diện đường dẫn liên quan đến phân tử AHL. Cácchủng V. harveyi được nuôi cấy lắc qua đêm trong môi trường Marine Broth, chođến khi OD600 đạt giá trị khoảng 1,0 thì tiếp tục được pha loãng 1/5000 trong môitrường Marine Broth và phân bổ vào các giếng của đĩa nhựa 96 giếng, với thể tích100 µl/giếng. Enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp được bổ sung vào giếng ở ba nồngđộ (5 µg/ml, 15 µg/ml và 25 µg/ml, 6 lần lập lại/nồng độ). Cường độ phát sáng(luminescence intensity, LI) của các chủng V. harveyi ở nghiệm thức đối chứng(không bổ sung enzyme) và ở các nghiệm thức có bổ sung enzyme AHL-lactonasetái tổ hợp, được đo bằng máy quang phổ Multireader apparatus Infinite M200 liêntục trong 6 giờ, với khoảng cách là 1 giờ.Kết quả ở cho thấy pha log của đường cong tăng trưởng của V. harveyi bắt đầukhoảng sau 4 giờ sau khi nuôi cấy. Việc bổ sung enzyme AHL-lactonase tái tổ hợpở các nồng độ khác nhau đã không ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của V.harveyi, thể hiện qua giá trị OD600 không có sự khác biệt theo thời gian ở cácnghiệm thức khác nhau.Tuy nhiên, khi đánh giá về cường độ phát sáng thì cho kết quả khác biệt giữa cácnghiệm thức. Cường độ phát sáng của chủng hoang dại BB120 đã bị suy giảm mộtcách có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) ngay ở thời điểm sau 2 giờ, khi enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp được bổ sung ở nồng độ 15 µg/ml hoặc 25 µg/ml (Đồ thị 2A).Tương tự, cường độ phát sáng của chủng JMH606 cũng bị ức chế có ý nghĩa thốngkê (p < 0,05) ở cùng nồng độ của enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp, nhưng chậmhơn 1 giờ. Ngoài ra, khả năng ức chế của nồng độ 25 µg/ml có khác biệt có ý nghĩathống kê so với nồng độ 15 µg/ml.Qua các kết quả thí nghiệm đã trình bày, cho thấy enzyme AHL-lactonase tái tổhợp có nguồn gốc từ gen aiiA của chủng Bacillus cereus N26.2, đã có khả năng ứcchế quá trình phát sáng sinh học có liên quan đến độc lực ở loài vi khuẩn gây bệnhVibrio harveyi. Kết quả này mở ra hướng nghiên cứu sử dụng enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp như là liệu pháp sinh học trong việc kiểm soát bệnh do V.harveyi gây ra trên động vật thủy sản, cũng như khả năng mở rộng hướng ứngdụng đối với các loài vi khuẩn gây bệnh khác trong nuôi trồng thủy sản.Nguồn: Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh. 2012. Khả năng ức chế quá trình phát sáng sinhhọc ở Vibrio harveyi bởi enzyme AHL-lactonase tái tổ hợp. Viện Nghiên cứuNTTS II. ...