Phát hiện những enzim thực vật quan trọng

Phát hiện những enzim thực vật quan trọng ] Các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm Brookhaven - Bộ năng lượng Hoa Kỳ đã tìm thấy những enzim quan trọng tham gia vào quá trình biến đổi isoflavonoid - sản phẩm thực vật tự nhiên giúp thực vật không bị lây nhiễm nấm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát hiện những enzim thực vật quan trọng Phát hiện những enzim thực vật quantrọng] Các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm Brookhaven - Bộ năng lượng Hoa Kỳ đã tìm thấy những enzim quan trọng tham gia vào quá trình biến đổi isoflavonoid - sản phẩm thực vật tự nhiêngiúp thực vật không bị lây nhiễm nấm.Chúng có thể có lợi cho sức khỏe của conngười.Nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 22tháng 5 năm 2008 trên tạp chí The Plant.Nghiên cứu có thể sẽ mang lại cách thức cấyisoflavonoid tổng hợp vào cây trồng nănglượng sinh học nhằm tăng khả năng đề kháng,giảm thiệt hại mùa màng, và tăng sản lượngcho các nguyên liệu hóa học khác.Sử dụng phương pháp miêu tả trong bài báo,các nhà nghiên cứu nhận biết được nhữngenzim làm thay đổi cấu trúc thành tế bào thựcvật. Chúng giữ vai trò rất quan trọng trong việcthay đổi khả năng tiêu hóa của thành tế bào,tạo ra sinh khối phù hợp cho việc chuyển hóathành nguyên liệu sinh học.Trong tự nhiên, isoflavonoid xuất hiện chủ yếutrong các cây họ đậu như cỏ ba lá, đậu nành,và cỏ linh lăng. Nó làm tăng khả năng chốngchịu của thực vật đối với bệnh dịch, giúp duytrì quan hệ cộng sinh giữa thực vật và vi sinhvật sống trong rễ của chúng để tạo ra sinhkhối. Một số nghiên cứu cũng nhận định rằngnhững sản phẩm thực vật tự nhiên này có thểngăn ngừa một số bệnh ung thư, bệnh timmạch, và các triệu chứng mãn kinh.Khi nhóm nghiên cứu Brookhaven đánhdấu enzim tổng hợp isoflavonoid bằngmột loại protein phát huỳnh quang xanh,họ đã rất ngạc nhiên vì tìm thấy loạienzim đã được đánh dấu nằm trong nhântế bào thực vật (a). Đây là sự khác biệtvề cách phân bố thông thường của cácloại enzim khác cùng họ (c), từ đó chothấy có tồn tại chức năng sinh học tiềmnăng chưa hề được phát hiện của enzimtrong nhân tế bào. Khi protein này thungắn lại, không thể xác định được vị trícủa nhân được nữa (b), tiết lộ một hìnhthức phân bố khác (d). (Ảnh: Phòng thínghiệm quốc gia Brookhaven)Nhà sinh vật học Brookhaven Chang-Jun Liu,tác giả của bài báo cho biết: “Rất nhiều ngườiquan tâm đến việc cấy isoflavonoid tổng hợpvào các cây không thuộc họ đậu để mang lạilợi ích cho cả thực vật và con người.”Đây không phải là một công việc đơn giản.Thứ nhất, isoflavoniod sinh tổng hợp rất phứctạp, với nhiều bước và cần sự tham gia củanhiều loại enzim. Một thách thức khác là sựtích lũy ở nồng độ cao đối với những phân tửtrung 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 từnhững phân tử trung cấp sang không bàohoặc thành tế bào”. Enzim thực hiện quá trìnhchuyển hóa này chính là enzim mà Liu mongmuốn tìm thấy.Liu và các đồng tác giả suy luận rằng loạienzim này có thể thuộc về một họ enzim lớnthực hiện rất nhiều chức năng sinh học gâyảnh hưởng đến sự gia tăng, phát triển, đềkháng, sinh tổng hợp, cũng như làm thay đổicấu trúc thành tế bào. Vì vậy họ bắt đầu tìmkiếm những gen chỉ dẫn tế bào tạo ra nhómprotein nói trên.May mắn là gen sản xuất nhóm protein đó cónhững 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 códấu hiệu tương tự trong dữ liệu gen của mộtloại cây họ đậu. Lần tìm kiếm đầu tiên cho ra76 loại gen có vẻ như thuộc về nhóm gen này,bao gồm những gen ra chỉ thị cho tế bào sảnxuất enzim isoflavonoid.Dựa trên phân tích tin sinh học và thí nghiệmgen, các nhà khoa học tập trung vào 9 gen.Sau đó họ cấy 9 gen này vào vi khuẩn E. coliđể tạo ra protein, rồi kiểm tra khả năng thựchiện chức năng enzim của những protein đó.Các nhà khoa học đã phát hiện thấy 3 loạienzim có những phản ứng mà họ đang tìmkiếm – chuyển phân tử trung gian trongisoflavonoid sinh tổng hợp thành một dạng cóthể lưu giữ bằng cách thêm vào những chuỗicácbon ngắn, quá trình này được gọi là acylhóa.Bước tiếp theo là kiểm tra 3 loại enzim acylhóa này trong thực vật. Các khoa học giathêm gen của từng loại enzim vào thực vậtthông thường ở 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 phẩm isoflavonoid acylhóa.Liu giải thích: “Áp dụng phương pháp này,chúng tôi đã có thể khẳng định rằng ít nhấtmột loại enzim có phản ứng acyl đối vớiisoflavonoid thực vật”Bên cạnh việc tìm ra enzim, thí nghiệm chứngminh các nhà nghiên cứu đã thành công trongviệc cấy sinh tổng hợp isoflavonoid vào nhữngloài thực vật không phải họ đậu, khiến triểnvọng cấy sinh tổng hợp vào cây trồng nănglượng sinh học tiến gần hơn với thực tiễn.Liu cho biết: “Những enzim chúng tôi tìm thấyrõ ràng đã thực hiện biến đổi rất nhiều hóachất có cấu trúc tương tự. Chúng có thể đượcsử dụng trong ứng dụng trao đổi chất củanguyên liệu hóa học giá trị gia tăng bằng cáchthúc đẩy tích lũy hóa chất trong c ...