Hướng nghiên cứu này do TS. Phan Thị Phượng Trang phụ trách chính nhằm biểu hiện và tinh chế các protein/ enzyme phục vụ cho các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Để biểu hiện các protein tái tổ hợp, chúng tôi sử dụng các hệ thống biểu hiện cho B. subtilis được tạo ra bởi nhóm nghiên cứu, hay E. coli và nấm men từ các hệ thống biểu hiện thương mại. Ngoài ra, một hướng nghiên cứu khác của nhóm là tạo ra các chủng vi sinh vật có tiềm năng biểu hiện các enzyme thủy phân cellulose, tinh bột, chitin, protein, lipid,… đặc biệt là là các chủng vi sinh vật có khả năng đối kháng với các vi sinh vật gây bệnh. Các chủng vi sinh vật này có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất chế phẩm vi sinh phục vụ cho việc xử lý rác thải, nước thải, nước trong nuôi trồng, phân bón, thuốc trừ sâu,….
Định hướng nghiên cứu
Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tập trung chủ yếu vào 3 hướng chính: (i) biểu hiện protein tái tổ hợp ở dạng nội bào, (ii) biểu hiện protein tái tổ hợp ở dạng ngoại bào và (iii) công nghệ biểu hiện bề mặt:
– Biểu hiện protein tái tổ hợp ở dạng nội bào nhằm tạo ra các protein phục vụ cho nghiên cứu, sàng lọc thuốc, sản xuất kháng nguyên và kháng thể, cac enzyme dùng trong sinh học phân tử và trong công nghiệp. Ví dụ như các protein marker phát huỳnh quang, Taq DNA polymerase, TEV, Precision, β-galactosidase, Kinase, nuclear receptor, LLO, IntA, LTB, VP19, VP28,…
– Biểu hiện protein tái tổ hợp ở dạng ngoại bào nhằm tạo ra các protein phục vụ cho nghiên cứu, và sản xuất. Ví dụ như cellulase, lipase, natokinase, amylase, protease,…
– Biểu hiện protein tái tổ hợp trên bề mặt tế bào nhằm tạo ra các chủng vi sinh vật có khả năng biểu hiện các protein trên bề mặt tế bào nhằm ứng dụng trong nghiên cứu và sản xuất vaccine, probiotic, chế phẩm vi sinh,….
Biểu hiện và tinh chế protein cSRC dạng dung hợp và loại bỏ đuôi dung hợp bằng TEV
Tiềm năng và cơ hội
B. subtilis được coi là vi khuẩn mô hình cho các chủng vi khuẩn Gram dương với các ưu điểm được biết đến như: (1) Không có endotoxin (2) Hệ thống plasmid tồn tại độc lập cho phép biểu hiện protein tái tổ hợp trên chủng chủ B. subtilis ở cả dạng tiết ra môi trường hoặc nội bào ở mức cao. (3) Môi trường nuôi cấy rẻ tiền, quy trình nuôi cấy đơn giản với chi phí thấp nhưng hiệu quả tạo sản phẩm, tạo sinh khối cao (4) B. subtilis được công nhận là GRAS – General Regarded As Safe, bởi FDA – Foods and Drugs Administration, Mỹ. Do đó, B. subtilis là chủng chủ tiềm năng trong sản xuất protein tái tổ hợp. Ngoài ra nhóm nghiên cứu còn có kinh nghiệm trong việc thiết kế và lựa chọn hệ thống biểu hiện hiệu quả cho B. subtilis nên việc thành công trong việc biểu hiện protein tái tổ hợp trên B. subtilis là hoàn toàn có tiềm năng.
Ngoài ra, với đội ngũ nhiều kinh nghiệm trong tối ưu hóa gen từ nhóm Tin – Sinh học, chúng tôi dễ dàng sử dụng các công cụ về Tin – Sinh học để tối ưu hóa gen mục tiêu, tối ưu hóa việc biểu hiện ngay từ quá trình thiết kế gen và plasmid tái tổ hợp. Đây là yếu tố góp phần cho thành công trong việc biểu hiện protein tái tổ hợp trên B. subtilis.
Tài liệu tham khảo:
[1] Chen, W., Chen, H., Xia, Y., Zhao, J., Tian, F. and Zhang, H. (2008), “Production, purification, and characterization of a potential thermostable galactosidase for milk lactose hydrolysis from Bacillus stearothermophilus”, Journal of dairy science, 91(5), 1751-1758.
[2] Demain, A.L., Newcomb, M. and Wu, J.H.D. (2005), “Cellulase, Clostridia, and Ethanol”, Microbiology and Molecular Biology Reviews, 69(1), 124-154.
[3] Fontes, C.M.G.A. and Gilbert, H.J. (2010), “Cellulosomes: highly efficient nanomachines designed to deconstruct plant cell wall complex carbohydrates”, Annual review of biochemistry, 79, 655-681.
[4] Green, M.R. and Sambrook, J. (2012), Molecular cloning: a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (NY).
[5] Nguyen, H.D., Nguyen, Q.A., Ferreira, R.C., Ferreira, L.C.S., Tran, L.T. and Schumann, W. (2005), “Construction of plasmid-based expression vectors for Bacillus subtilis exhibiting full structural stability”, Plasmid, 54(3), 241-248.
[6] Schumann, W. (2007), “Production of recombinant proteins in Bacillus subtilis”, Advances in Applied Microbiology, 62, 137-189.
