Sàng lọc gen mã hóa protein ức chế protease từ metagenomics của vi sinh vật liên kết với hải miên biển Quảng Trị, Việt Nam

Abstract

Trong những năm gần đây, phương pháp dựa trên metagenomics để phân lập các hợp chất mới từ môi trường biển đang ngày càng được chú ý. Từ thư viện metagenome, bằng phương pháp tin sinh học có thể sàng lọc các gen có hoạt tính sinh học mới từ vi sinh vật không thông qua nuôi cấy. Đây thực sự là bước đột phá trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học. Trong nghiên cứu này, từ 6 mẫu DNA của vi sinh vật liên kết với hải miên thu thập tại biển Quảng Trị, chúng tôi đã lựa chọn được một mẫu DNA QT2 đạt hàm lượng và độ tinh sạch cao để giải trình tự metagenomics (nồng độ DNA: 202,5 ng/µl, độ tinh sạch A260/A280 đạt 1,80). Sau khi giải trình tự shortgun metagenome toàn bộ của mẫu QT2 đã nhận được 44.117.722 reads, từ đó sắp xếp được 120.236 contigs. Tổng số khung đọc mở dự đoán (predict ORFs theo Prodigal) là 386,416 và đã chú giải chức năng gen theo 7 cơ sở dữ liệu khác nhau (NR, COG, CAZy, Swiss-Prot, GO, KEGG, Pfam), trong đó dựa trên cơ sở dữ liệu Swiss-Prot đã chú giải được chức năng cho 266.553 gen. Bên cạnh đó, dựa vào số liệu metagenome nhận được, đã sàng lọc được 50 gen hoàn chỉnh mã hóa protein ức chế protease. Trong đó, 28 gen mã hóa protein (trên 50%) thuộc họ serpin (ức chế serine protease), còn lại 22 gen mã hóa cho các protein thuộc nhóm ức chế Inter-alpha-trypsin. Kết quả so sánh một số trình tự axit amin sàng lọc được trên ngân hàng NCBI cho thấy các protein này có độ tương đồng trên 50% với chất ức chế protease.