Phân loại và nghiên cứu điều kiện nuôi thích hợp cho sinh trưởng và tổng hợp coq10 ở chủng nấm men pl5-2

Di truyền học và ứng dụng – Chuyên san Công nghệ sinh học Số 6 – 2010

J. Genetics and Applications – Special Issue: Biotechnology

Institute of Microbiology and Biotechnology, Vietnam National University, Hanoi

7

PHÂN LOẠI VÀ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN NUÔI THÍCH HỢP CHO

SINH TRƢỞNG VÀ TỔNG HỢP COQ10 Ở CHỦNG NẤM MEN PL5-2

Trần Thị Lệ Quyên, Đào Thị Lƣơng

Viện Vi sinh vật và Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc Gia Hà Nội

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Ubiquinone-10 hay Coenzyme Q10

(CoQ10), một hợp chất giống vitamin ưa

béo nằm trong hệ thống vận chuyển điện tử

bám màng ở cả prokaryote và eukaryote,

được cấu tạo bởi vòng benzoquinone và

chuỗi polyisoprene kị nước. CoQ10 được sử

dụng hiệu quả trong điều trị các bệnh tim

mạch, đồng thời là liệu pháp hỗ trợ trong

điều trị statin (Folkers et al., 1990), và trong

các bệnh liên quan đến chuỗi hô hấp ti thể

(Geromel et al., 2002). Nhờ hoạt tính chống

oxi hóa hay chức năng tăng cường miễn

dịch của CoQ10 mà các nhà y dược học đã

quan tâm đến tác dụng kháng ung thư đầy

tiềm năng của nó (Lockwood, Moesgaard,

và Forkers, 1994) [3]. Ngoài ra, CoQ10 còn

được ứng dụng rộng rãi trong ngành công

nghiệp mỹ phẩm, nó được sử dụng như một

chất chống oxy hóa, chống lão hóa để giúp

cơ thể trẻ hóa [1].

CoQ10 được sản xuất từ ba phương

pháp: lên men (tổng hợp sinh học), tổng hợp

hóa học hoặc tách chiết từ mô động vật.

Tổng hợp sinh học CoQ10 được sử dụng

nhiều hơn so với tổng hợp hóa học hoặc tách

chiết từ mô động vật [3, 9]. Có rất nhiều vi

sinh vật, bao gồm các vi khuẩn

(Agrobacterium, Rhodobacter, Paracoccus

...) và nấm men (Candida, Rhodotorula,

Saitoella, Schizosaccharomyces ...) được

công bố là các sinh vật sản xuất CoQ10. Đặc

biệt, các nghiên cứu chọn lọc các chủng dại

sinh CoQ10 cao đã tìm được các chủng

Agrobacterium tumefaciens ATCC 4452

(1,9 mg CoQ10/g sinh khối khô),

Rhodobacter sphaeroides FERM-P4675 (2,7

mg CoQ10/g sinh khối khô) và Paracoccus

denitrificans ATCC 19367 (0,86 mg

CoQ10/g sinh khối khô). Để tăng cao hiệu

quả sản xuất CoQ10, các phương pháp đột

biến đã được áp dụng. Chủng đột biến A.

tumefaciens AU-55 có thể sản sinh 180 mg

CoQ10/l dịch lên men trong 58 h với hàm

lượng CoQ10 là 4,5 mg/g sinh khối khô.

Chủng đột biến R. sphaeroides Co-22-11 có

thể sản xuất CoQ10 được 346,8 mg/l với

hàm lượng 8,7 mg/g sinh khối khô dưới điều

kiện thông khí giới hạn. Theo Yoshida và cs

(1998), ở điều kiện ôxi thấp, các cấu trúc

nhiều lớp của màng trong chứa CoQ10 được

phát triển mạnh mẽ [4, 5].

Trong nghiên cứu trước, chúng tôi đã

tiến hành sàng lọc các chủng vi sinh vật có

khả năng sinh CoQ10 và ghi nhận chủng

nấm men PL5-2 sinh hàm lượng CoQ10 cao

nhất (2,2 mg/g sinh khối khô) [1]. Chủng

nấm men này được phân lập trên lá cây thu

được từ vườn Quốc gia Phong Nha-Kẻ

Bàng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến

hành phân loại chủng nấm men PL5-2 và

nghiên cứu các điều kiện nuôi thích hợp cho

sinh trưởng và tổng hợp CoQ10. Đồng thời,

chúng tôi cũng so sánh và đánh giá các

phương pháp tách chiết CoQ10 hiệu quả

nhất.

II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP

2.1. Nguyên liệu

Chủng nấm men PL 5.2 lưu giữ tại

Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật [1].

2.2. Phƣơng pháp

2.2.1. Phân loại nấm men

- Quan sát hình thái khuẩn lạc và tế bào nấm

men theo phương pháp của Yarrow (1998).

- Phân loại nấm men bằng sinh học phân tử:

DNA tổng số của chủng PL5-2 được

tách chiết theo Manitis [11]. Phản ứng PCR

nhân đoạn gen D1/D2 sử dụng cặp mồi

NL1/NL4 được tiến hành theo Kurtzman và

Robnnet (1998) [10]. Trình tự của rDNA

26S đoạn D1/D2 được xác định theo phương

pháp của Kurtman và Robnett (1997), sử

dụng phần mềm CLUSTAL X của

Thompson và cộng sự (1997). Các trình tự

tham khảo dùng trong nghiên cứu cây phát

sinh chủng loại được lấy từ dữ liệu của

GenBank. Cây phát sinh được xây dựng

theo Kimura (1980), sử dụng phương pháp