Phân tích họ gene mã hóa β-amylase ở cây sắn (Manihot esculenta Crantz) bằng phương pháp tin sinh học

Các beta-amylase (β-amylase, EC 3.2.1.2) thuộc họ glycosyl hydrolase 14 có chức năng phân cắt các liên kết (1,4)-α-D-glycosidic trong các phân tử tinh bột, giải phóng các maltose từ đầu không khử của chuỗi. Sử dụng phương pháp tin sinh học, tổng số 10 gene mã hóa β-amylase đã được xác định trong hệ gene của cây sắn. Các gene β-amylase của cây sắn phân bố trên 5 trong tổng số 18 nhiễm sắc thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích họ gene mã hóa β-amylase ở cây sắn (Manihot esculenta Crantz) bằng phương pháp tin sinh họcKHOA HỌC TỰ NHIÊNPhân tích họ gene mã hóa β-amylaseỞ CÂY SẮN (Manihot esculenta Crantz)BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIN SINH HỌC Cao Phi Bằng Khoa Khoa học Tự nhiên – Trường Đại học Hùng VươngNhận bài ngày 10/11/2017, Phản biện xong ngày 25/11/2017, Duyệt đăng ngày 26/11/2017 TÓM TẮT C ác beta-amylase (β-amylase, EC 3.2.1.2) thuộc họ glycosyl hydrolase 14 có chức năng phân cắt các liên kết (1,4)-α-D-glycosidic trong các phân tử tinh bột, giải phóng các maltose từ đầu không khử của chuỗi. Sử dụng phương pháp tin sinh học, tổng số 10 gene mã hóa β-amylase đã được xác định trong hệ gene của cây sắn. Các gene β-amylase của cây sắn phân bố trên 5 trong tổng số 18 nhiễm sắc thể. Dựa trên kết quả phân tích cây phả hệ, các β-amylase của cây sắn được xếp vào bốn phân họ khác nhau, gồm phân họ I, II, III và IV. Các gene này mã hóa không liên tục với số lượng intron thay đổi theo phân họ và theo từng gene trong phân họ. Các protein suy diễn của chúng có mức tương đồng khá cao khi so với các β-amylase cùng phân họ của cây Arabidopsis. Các protein β-amylase của cây sắn có điểm đẳng điện (pI) dao động từ 5,44 tới 8,92. Tất cả các β-amylase của cây sắn đều mang vùng bảo thủ của họ enzyme glycosyl hydrolase 14 và hầu hết trong số chúng có mang các amino acid giữ vai trò quan trọng đối với chức năng enzyme. Ngoài ra, MeBAM5 và MeBAM10 còn chứa đoạn amino acid giống với vùng bảo thủ của tác nhân điều hòa phiên mã chống chịu với Brassinazole ở đầu amin. Từ khóa: β-amylase, cây sắn, cây phả hệ, đặc trưng của gene, tin sinh học. 1.Đặt vấn đề cận nhiệt đới châu Phi, châu Á và châu Mỹ, Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) là cây trong đó có Việt Nam [10]. Củ sắn là nguồnlương thực quan trọng thứ 6 trên thế giới cung cấp lương thực cho khoảng 800 triệuchỉ sau cây lúa mì, cây lúa gạo, cây ngô, cây người trên toàn cầu, mặc dù tất cả các bộkhoai tây và cây lúa mạch. Cây sắn có nguồn phận của cây sắn đều có thể sử dụng [3]. Củgốc từ Nam Mỹ thuộc họ Euphorbiaceae sắn có hàm lượng tinh bột cao (20-40%), lànày hiện được trồng khắp vùng nhiệt đới và một nguồn năng lượng tốt cho nhu cầu của Tạp chí Khoa học & Công nghệ số 4 (9) – 2017  49KHOA HỌC TỰ NHIÊNcon người và đặc biệt là trong công nghiệp gene liên quan đến sinh tổng hợp tinh bộtnhiên liệu sinh học. Vì là cây có vai trò lớn đã được nghiên cứu [15] trong khi mới chỉđối với con người nên hệ gene của cây sắn có những nghiên cứu về cấu trúc và hoạtđã được giải trình tự [1; 17], là cơ sở cho các tính enzyme β-amylase [9; 14] nhưng chưanghiên cứu về cấu trúc, chức năng và tiến có nghiên cứu toàn diện về họ gene này trênhóa của gene, công cụ hữu hiệu trong chọn quy mô hệ gene của cây sắn.tạo giống loài cây này. Nghiên cứu này hướng tới việc xác định Các beta-amylase (β-amylase, EC 3.2.1.2) các gene mã hóa β-amylase trong hệ gene củathuộc họ glycosyl hydrolase 14, xúc tác phản cây sắn, đồng thời phân tích các đặc điểmứng thủy phân các phân tử amylose và liên của họ gene này bằng phương pháp tin sinhkết (1,4)-α-D-glycosidic trong các phân tử học. Những kết quả bước đầu cung cấp cáctinh bột, glycogene và maltooligosaccharide thông tin khoa học có ý nghĩa về nghiên cứu[16]. β-amylase có ở thực vật bậc cao và chức năng của các β-amylase trên cây lươngmột số vi sinh vật. β-amylase được tích lũy thực quan trọng này.nhiều trong hạt nảy mầm và trong một sốmô chịu tác động của các yếu tố bất lợi [11; 2.Vật liệu và phương pháp23; 24]. Enzyme này còn có vai trò trong sự nghiên cứudự trữ protein hay các hợp chất chứa nitơ 2.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự hệ[19]. Ngoài ra, hai protein có chứa vùng bảo gene và RNAseq ở cây sắnthủ β-amylase (BAM7 và BAM8) hoạt động Trình tự hệ gene của cây sắn được lấy từnhư tác nhân điều hòa phiên mã kiểm soát website phytozome (https://phytozome.jgi.sự sinh trưởng của thân và sự phát triển của doe.gov/pz/portal.html#!info?alias=Org_Arabidopsis [20; 21]. Mesculenta), nền tảng so sánh hệ gene Các β-amylase ở thực vật có chứa vùng thực vật [7], phiên bản 1.0 thuộc dự ánbảo thủ của họ glycosyl hydrolase 14 [4]. PRJNA234389 của Bredeson et al. (2016) [1].Cấu trúc không gian của phân tử protein có 2.2.Xác định các gene thuộc họcác chuỗi β và các vòng với các trình tự đặc β-amylase ở cây sắntrưng [18] cũng như có chứa nhiều xoắn α Các β-amylase của cây Arab ...