Luận văn thạc sĩ sinh học sàng lọc các chỉ thị phân tử snp liên quan tới tính trạng tăng trưởng ở tôm sú (penaeus monodon)

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRẦN XUÂN THẠCH

SÀNG LỌC CÁC CHỈ THỊ PHÂN TỬ SNP LIÊN QUAN TỚI
TÍNH TRẠNG TĂNG TRƢỞNG Ở TƠM SÚ (PENAEUS
MONODON)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


Hà Nội - 2015

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRẦN XUÂN THẠCH

SÀNG LỌC CÁC CHỈ THỊ PHÂN TỬ SNP LIÊN QUAN TỚI
TÍNH TRẠNG TĂNG TRƢỞNG Ở TƠM SÚ (PENAEUS
MONODON)

Chun ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐINH DUY KHÁNG

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


Hà nội - 2015

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đinh Duy Kháng, Phòng Vi
sinh vật học phân tử, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và
Cơng nghệ Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn tơi hồn thành luận văn tốt
nghiệp.
Tơi xinchân thành cảm ơn PGS.TS Đồng Văn Quyền – Trƣởng phòng Vi
sinh vật học phân tử, Viện Công nghệ sinh học và các anh chị cán bộtrong
Phòng đãtạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi đƣợc thực tập tại phịng, đƣợc học
hỏi và nâng cao kiến thức chuyên môn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Cƣờng – Trƣởng phịng Tin

sinh học, Viện Cơng nghệ sinh học và các anh chị em cán bộ trong phịng đã
nhiệt tình giúp đỡđể tơi có thể hồn thành những kết quả nghiên cứu cuối cùng.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã ln
giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện tốt nhất để tơi đƣợc học tập, nghiên cứu và
hồn thành luận văn tốt nghiệp của mình.
Hà Nội, ngày 28tháng12 năm 2015
Học viên

Trần Xuân Thạch

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


0

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3
1.1
1.2

Sơ lƣợc về tôm sú ..................................................................................... 3
Khái quát về tính trạng tăng trƣởng.......................................................... 4

1.2.1

Di truyền tính trạng ............................................................................ 4

1.2.2

Tính trạng tăng trƣởng........................................................................ 5

1.2.3

Một số gene liên quan tới tính trạng tăng trƣởng ............................... 6

1.2.4

Một số nghiên cứu về tính tăng trƣởng ............................................ 10

1.3
1.4

Hệ phiên mã ............................................................................................ 11
Chỉ thị phân tử SNP ................................................................................ 12

1.4.1

Giới thiệu về SNP............................................................................. 12

1.4.2

Ứng dụng của chỉ thị SNP ................................................................ 14

1.4.3

Triển vọng của SNP ......................................................................... 15

1.5
1.6

Tình hình nghiên cứu về chỉ thị SNP ở tơm ........................................... 18
Cơng nghệ giải trình tự thế hệ mới ......................................................... 19

CHƢƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 22
2.1

Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu ........................................................... 22

2.1.1

Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................... 22

2.1.2

Hóa chất và sinh phẩm ..................................................................... 22

2.1.3 Trang thiết bị .................................................................................... 22
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................ 23
2.2.1

Phƣơng pháp tách chiết RNA tổng số .............................................. 23

2.2.2

Phƣơng pháp tinh chế mRNA. ......................................................... 23

2.2.3

Tạo thƣ viện cDNA .......................................................................... 25

2.2.4

Phƣơng pháp Phân tích dữ liệu ........................................................ 27

CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 30
3.1 Tinh chế mRNA từ RNA tổng số. .......................................................... 30
3.2

Tạo thƣ viện cDNA ................................................................................ 30

3.3

Phân tích dữ liệu và tìm các SNP liên quan đến tính trạng tăng trƣởng. 34

3.3.1 Đánh giá chất lƣợng và tiền xử lý dữ liệu ........................................ 35
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


3.3.2

Lắp ráp de-novo hệ phiên mã ........................................................... 40

3.3.3
3.3.4

Phát hiện marker SNP trong ngân hàng unigene ............................. 41
Chú giải chức năng unigene trong hệ phiên mã ............................... 42

3.3.5

Phát hiện những unigene liên quan tới tính trạng tăng trƣởng......... 45

3.3.6

Sàng lọc SNP liên quan đến tính trạng tăng trƣởng tơm sú ............. 46

CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 47
4.1

Kết luận:.................................................................................................. 47

4.2 Kiến nghị: ............................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 48
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 52
Phụ lục 1: Thống kê Unigene và các gene liên quan tới tăng trƣởng .............. 52
Phụ lục 2. Tên unigene, vị trí và SNP liên quan tới tính trạng tăng trƣởng .... 60

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ vịng đời tơm sú Penaeus monodon ............................................. 4

Hình 1.2 Mơ hình SNP ........................................................................................ 12
Hình 2.1 Tôm sú thu từ vùng biển Nghệ An ....................................................... 22
Hình 3.1 Kiểm tra chất lƣợng thƣ viện cDNA của mơ cơ .................................. 31
Hình 3.2 Kiểm tra chất lƣợng thƣ viện cDNA của mơ tim ................................. 32
Hình 3.3 Kiểm tra chất lƣợng thƣ viện cDNA của mô gan tụy .......................... 33
Hình 3.4 Kiểm tra chất lƣợng thƣ viện cDNA của mơ gốc mắt ......................... 34
Hình 3.5 Kết quả đánh giá chất lƣợng dữ liệu thô và dữ liệu tinh sạch.............. 39
Hình 3.6 Thống kê phân bố độ dài unigene ........................................................ 41
Hình 3.7 Phân bố tần số allele trong tồn bộ SNP ............................................. 42
Hình 3.8 Tỷ lệ biến đổi transition và transversion .............................................. 42
Hình 3.9 Kết quả 10 lồi tƣơng đồng nhất trên cơ sỡ dữ liệu Nr ....................... 43
Hình 3.10 Sự phân bố chất lƣợng unigene tơm sú .............................................. 44
Hình 3.11 Biểu đồ phân bố tỷ lệ tƣơng đồng ...................................................... 44

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Nồng độ mRNA của 4 mô ................................................................... 30
Bảng 3.2 Mô tả bộ dữ liệu sau khi giải trình tự .................................................. 35
Bảng 3.3 Thống kê số lƣợng độ dài trình tự của 4 mơ........................................ 36
Bảng 3.4 Thống kê chất lƣợng lắp ráp ................................................................ 40
Bảng 3.5Số lƣợng gene và hormone phát hiện ................................................... 45

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


KÍ TỰ VIẾT TẮT
SNP

Đột biến đa hình đơn nucleotide

E-value

độ tin cậy

QTL

Quantitative trait locus

NGS

Cơng nghệ giải trình tự thế hệ mới

Nr-NCBI

non-redundant

(ngân hàng dữ liệu

Nr_NCBI)

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Luận văn thạc sỹ Sinh học


1

0

MỞ ĐẦU

Tơm sú là lồi thủy sản mang lại giá trị kinh tế lớn, hiện nay đang đƣợc
nhiều nƣớc chú trọng phát triển nhƣ: Thái Lan, Việt Nam, Hàn Quốc, Đài
Loan, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ… Nghề ni tơm sú có ƣu thế lớn, vì đây
là nguồn tài nguyên bản địa có thể ni và khai thác lâu dài, mang lại lợi
nhuận cao, xóa đói giảm nghèo và phát triển kinh tế xã hội của mỗi nƣớc. Tuy
nhiên, việc sử dụng nguồn giống cịn thụ động, tự nhiên, khiến chất lƣợng
tơm sú sản xuất khơng đảm bảo, có dấu hiệu suy giảm sinh trƣởng, mang
mầm bệnh và tiềm ẩn nhiều rủi ro cho ngƣời nuôi tôm.
Thông tin về cấu trúc phân tử hệ gen của tôm sú đang là vấn đề quan
trọng và đƣợc quan tâm lớn đối với công tác chọn giống tôm. Nghiên cứu hệ
gen sẽ cung cấp thông tin chính xác cho việc xác định tính trạng quan trọng
nhƣ: tính tăng trƣởng, tính kháng bệnh, tính chống chịu… để từ đó có thể
sàng lọc ra con giống sạch bệnh, năng suất cao, thân thiện với môi trƣờng.
Hiện nay, những hiểu biết cơ bản về sinh học tôm, đặc biệt quan tâm đến
sự điều khiển sinh trƣởng, sinh sản và hệ thống miễn dịch còn rất hạn chế do
thiếu thông tin về hệ gen của chúng. Một trong các hƣớng đi quan trọng của
nghiên cứu hệ gen tôm sú là xác định các biến dị ảnh hƣởng tới chức
năngsinh lý của tơm.
Với mục đích trên, chúng tơi tiến hànhnghiên cứu “Sàng lọc các chỉ thị
phân tử SNP liên quan tới tính trạng tăng trƣởng ở tơm sú (Penaeus
monodon)”, mục tiêu sàng lọc các chỉ thị phân tử SNP và tìm vị trí SNP trên
những gen liên quan tới tính trạng tăng trƣởng, nhằm cung cấp thơng tin tìm
đƣợc phục vụ cho công tác nghiên cứu các gen chức năng, công tác chọn tạo
giống và bảo tồn giống tôm bản địa.

Luận văn thạc sỹ Sinh học

2

Đề tài đƣợc thực hiện tại Phòng Vi sinh vật học phân tử, Viện Công
nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Luận văn thạc sỹ Sinh học


3

1

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Sơ lƣợc về tôm sú
Theo hệ thống phân loại của Holthui (1980) và Barnes (1989), tôm sú thuộc:
Ngành: Arthopoda (Chân khớp)
Lớp: Crustacea (Giáp xác)
Lớp phụ: Malacostraca
Bộ: Decapoda (Mƣời chân)
Bộ phụ: Macrura natantia (Bơi lội)
Họ: Penaeidae (Tơm he)
Giống: Penaeus
Lồi: Penaeus monodon
Tên tiếng Anh: Black Tiger Shrimp
Tên địa phƣơng : Tôm Sú , tôm Rong.
Tên đồng nghĩa:
- Penaeus monodon Fabricius, 1798; Latreille, 1803 ;H.Milne Edwards,
1837; Bate, 1881; Miers, 1884;[24];Dall, 1957; Hall, 1962.
- Penaeus carinatus Dana, 1852; Kemp, 1918.

- Penaeus tahitensis Heller, 1862
- Penaeus semisulcatus exsulcatus Hilgeldorf, 1879.
- Penaeus coeruleus Stebbing, 1905.
- Penaeus bubulus[24].
- Penaeus monodon monodon Burkenroad, 1959
- Penaeus (Penaeus) monodon[3, 17].
Về đặc điểm sinh học, tơm sú là lồi sống ở nơi chất đáy là bùn pha với
cát ở độ sâu ven bờ đến 40m nƣớc và độ mặn từ 5 – 34 ‰.Tôm sú có đặc
điểm thƣờng sinh trƣởng nhanh, trong 3 – 4 tháng có thể đạt cỡ trung bình 40

Luận văn thạc sỹ Sinh học


4

– 50 g. Tôm trƣởng thành tối đa với con cái có chiều dài từ 220 – 250 mm,
trọng lƣợng đạt từ 100 – 300 g, con đực dài từ 160 – 200 mm, trọng lƣợng đạt
từ 80 – 200 g. Tơm có tính ăn tạp, thức ăn ƣa thích là các loài nhuyễn thể,
giun nhiều tơ và giáp xác. Về mặt phân bố, ở nƣớc ta tôm phân bố từ Bắc vào
Nam, từ ven bờ đến vùng có độ sâu 40 m, vùng phân bố chính là vùng biển
các tỉnh Trung bộ.
Hormone điều khiển sự tăng trƣởng của tôm là Gonal inhibiting hormone
(GIH), đƣợc sản xuất bởi tế bào thần kinh trong cơ quan Xcủa cuống mắt, vận
chuyển tới xinap của tuyến giáp đƣa vào kho dự trữ và khi cần thì tiết ra, nên
khi cắt mắt của tơm sẽ thúc đẩy chu kỳ lột xác, đem lại sự thành thục mau
chóng hơn [4].

Hình 1.1Sơ đồ vịng đời tơm sú Penaeus monodon
1.2 Khái quát về tính trạng tăng trƣởng
1.2.1 Di truyền tính trạng

Di truyền là hiện tƣợng chuyển những tính trạng của cha mẹ cho con
cái thơng qua gen của bố mẹ. Trong sinh học, di truyền chuyển những đặc

Luận văn thạc sỹ Sinh học


5

trƣng sinh học từ một sinh vật cha mẹ đến con cái và nó đồng nghĩa với di
chuyển gen, gen thừa nhận mang thông tin sinh học (hay thông tin di truyền).
Tính di truyền biểu hiện ở sự giống nhau của các tính trạng giữa thế hệ
này và thế hệ khác. Đặc tính di truyền cho phép thế giới sinh vật bảo tồn nịi
giống. Trải qua nhiều thế hệ nối tiếp nhau nhƣng những đặc tính di truyền
khơng bị mất đi, thế hệ con cháu ln có những đặc điểm giống bố mẹ, ông
bà.
Các sinh giới sống trong điều kiện mơi trƣờng ln có những biến động
nhƣ sự thay đổi thời tiết, nhiệt độ môi trƣờng, lƣợng nƣớc, lƣợng thức ăn và
sự đấu tranh sinh tồn giữa các loài. Để thích nghi với điều kiện sống, các cơ
thể sống cũng có những thay đổi, làm xuất hiện những tính trạng khác nhau
giữa các thế hệ, đó là sự biến dị. Biến dị biểu hiện sự sai khác của thế hệ con
cháu so với thế hệ bố mẹ đồng thời sự sai khác của một cá thể nào đó so với
các cá thể khác cùng đàn ( /Di_truyền).
1.2.2 Tính trạng tăng trƣởng
Là sự tƣơng tác của nhiều gen hình thành nên một tính trạng trong cơ
thể và biểu hiện ra bên ngồi có thể là: tính kháng bệnh, tính chống chịu, tính
trạng tăng trƣởng…, đơi khi là sự thay đổi của một vị trị trong gen (SNP) hay
sự lặp lại của các base (microsatellites) có thể tạo ra một tính trạng hồn tồn
mới. Tính trạng tăng trƣởng và bệnh di truyền thơng qua sự biểu hiện gen và
mRNA ổn định.
Tính trạng tăng trƣởng có hệ số di truyền ở mức trung bình đến cao trên

hầu hết các lồi cá, tơm. Điều này cho phép tính trạng tăng trƣởng có thể
đƣợc cải thiện từ 10 đến 20% [13],mỗi thế hệ chọn giống và về lý thuyết thì
tốc độ tăng trƣởng có thể đƣợc tăng gấp đôi sau 5 đến 6 thế hệ chọn lọc. Yếu
tối môi trƣờng ảnh hƣởng rất lớn tới tỷ lệ tăng trƣởng (chế độ ăn uống, khẩu

Luận văn thạc sỹ Sinh học


6

phần thức ăn, mật độ thả giống, nhiệt độ, độ mặn, oxy hịa tan, các mầm bệnh
và thành phần hóa học trong nƣớc).
Vì vậy, tính trạng tăng trƣởng đƣợc xác định là tính trạng đầu tiên và
quan trọng nhất trong hầu hết các chƣơng trình chọn giống. Về các thơng số
di truyền thì cho đến nay thơng tin về các chƣơng trình chọn giống giáp xác
nói chung, tơm nói riêng còn rất hạn chế.
1.2.3 Một số gene liên quan tới tính trạng tăng trƣởng ở động vật giáp
xác
Hầu hết sinh vật nhân chuẩn có chứa mã (amino acid, exon vùng dịch
mã) và vùng không mang mã (intron và 5’-3’ vùng khơng dịch mã). Biến thể
alen bất kì trong chuỗi DNA khu vực này có khả năng làm thay đổi cấu trúc
và hoạt động của các protein mã hóa, hoặc gây ra những thay đổi các yếu tố
quy định trong quá trình phiên mã mRNA[20].
Những gene dƣới đây có khả năng ảnh hƣởng tới yếu tố tăng trƣởng của
những loài giáp xác dựa trên các nghiên cứu trƣớc đó trong các lồi sinh vật
hoặc một số mơ hình lồi.
1. 5-Hydroxytryptamine receptor (5-HT): một amin neurotransmitter đƣợc
tìm thấy trong hệ thần kinh của tất cả các loài sinh vật, ảnh hƣởng tới sự
đa dạng các chức năng sinh lý, hành vi và nhận thức. Trong loài giáp xác,
hormone Serotinin não đƣợc sinh ra có thể kích hoạt một số hormone

khác

gồm:

hormone

hyperglycaemic

(CHH),

hormone

đỏ

pigmendispersing, hormone thay lông neurodepressing và ức chế
hormonr MIH(Moult-inhibiting hormone) [20].
2. Alpha-amylase: Trong động vật giáp xác, duy trì mức độ thích hợp
glucose trong huyết tƣơng là điều cần thiết để hỗ trợ một số chức năng
sinh lý quan trọng và để ứng phó với một loạt các yếu tố gấy stress mơi
trƣờng.

Luận văn thạc sỹ Sinh học


7

3. Cathepsin L: đƣợc quy ƣớc là thành phần chính của hệ thống lysosome
phân giải protein. Khả năng thu nhận và phân giải protein thừa.
4. Cyclophilin(Cyps): chứa một số isomerasa bảo tồn peptidylpoly cistransđơn, biểu hiện phong phú các protein cytosolic. Các nghiên cứu về
cyclophilins ở động vật thủy sinh chứng minh nó đóng vai trị quan trọng

trong hệ thống miễn dịch bẩm sinh.
5. Fatty acid-binding protein (FANTs): là protein cytosolic nhỏ (~15 kDa)
chủ yếu là acid béo, là những gene quan trọng liên quan đến sự phát triển
tính trạng lipit (chất béo).
6. Fibrillarin: là một protein dài 40 kDa nằm trong các thành phần sợi nhỏ
dày đặc của hạch nhân, có chức năng thiết yếu liên quan đến RNA nối và
xử lý rRNA.
7. Glyceradehyde-3-phosphate
glycolytic

để

biến

đổi

dehydrogenase

(GAPDH):

glyceraldehyde-3-phosphate

là

enzym

thành

1,3-

bisphosphoglycerate, chúng tham gia vào nhiều q trình tế bào ngồi
clycolysis, vài trị chức năng gồm: sửa chữa DNA, tRNA. Trong khi
GAPDH thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ là một gen kiểm soát biểu hiện.
8. Growth hormone and insulin-like growth factor:axit somatotropic cơ bản
bao gồm các hoc môn: growth hormone-releasing hormone (GHRH),
growth hormone (GH), insulin-like growth factors (IGF-I and -II), một số
protein mang và cơ quan cảm thụ. Nói chung, các đƣờng truyền tín hiệu
của hormone insulin có thể điều chỉnh sự hấp thu glucose, axit béo,
amino axit dẫn tới các mô mỡ động vật, mô cơ và gan, thúc đẩy việc lƣu
trữ các chất dinh dƣỡng dƣới dạng glycogen. Sự tích lũy axit IGF, IGFs,
IGFRs và sức mạnh của họ IGFNTs (IGF binding proteins), chúng cùng
nhau kiểm sốt một số q trình sinh học quan trọng bao gồm: tăng
trƣởng của tế bào, tăng sinh tế bào, biệt hóa tế bào và di cƣ tế bào.

Luận văn thạc sỹ Sinh học


8

9. Myostatin and growth differentiation factor 8/11: Myostatin (MSTN)còn
đƣợc gọi là growth differentiation factor-8 (GDF-8), là một chất ức chế
autocrine/paracrine quan trọng của sự phát triển cơ xƣơng và là thành
viên của họ lớn transforming growth factor-β (TGF-β). GDF-11 cũng là
một hormone có liên quan chặt chẽ của siêu họ TGF- β đƣợc cho là có
nguồn gốc từ một gen tổ tiên.
10. Signal transducer and activator of transcription (STAT): là một trong
những con đƣờng tín hiệu chính trong các tế bào nhân chuẩn. Con đƣờng
này sử dụng trong một loạt các q trình tăng trƣởng và phát triển ở
nhiều mơ để kiểm sốt tế bào: tăng sinh, biệt hóa và xử lý tế bào chết. Nó
cịn có vai trị trong quá trình miễn dịch virut ở động vật giáp xác và cơn

trùng.
11.Secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC): cịn đƣợc gọi là
osteonectin hoặc basement membrane protein 40 (BM40), là một bó
collagen, protein chống dính thuộc nhóm matricellular của protein.
SPARC tham gia vào một loạt các quá trình sinh học (phát triển, sửa
chữa mô) và một số chức năng sinh lý (lắp ráp và cấu tạo lƣới ngoại bào,
điều chỉnh nhiều đƣờng truyền tín hiệu nội bào, di cƣ tế bào, độ bám
dính, tăng sinh và biệt hóa).
12.Translin-associated factor X (TRAX): translin và protein liên kết của
nó,là thành phần của một RNA phức tạp liên quan đến nhiều hoạt động
sinh học trong đó chúng có thể quy định sự tăng trƣởng của tế bào, xử lý
mRNA, sinh tinh, phát triển tế bào thần kinh và chức năng, ổn định hệ
gen quy định và khu vực gây ung thƣ.
13.Candidate growth genes effect on moulting: Neuropeptid là nhóm lớn
nhất và đa dạng nhất của nội tiết phân tử tín hiệu trong hệ thống thần kinh
giáp xác. Ở loài giáp xác, sự lột xác định kỳ là quá trình sinh lý quan
trọng nhất cần thiết cho sự tăng trƣởng và phát triển bao gồm quá trình lột

Luận văn thạc sỹ Sinh học


9

xác và sự tái sinh. Chúng đƣợc 2 neuropeptide điều khiển: moultinhibiting hormone (MIH) and crustacean hyperglycaemic hormone
(CHH) đƣợc sản xuất trong các tuyến xoang X-organ (X-organ sinus
gland complex: XOSG) nằm trong hạch quang của mắt.
14.Actin: protein cấu trúc có mặt mọi nơi trong tế bào nhân chuẩn. Sợi actin
tạo nên sức mạnh cho các cơ, kết nối với các tế bào khác.
15.Crustacean hyperglycaemic hormone (CHH): liên quan chủ yếu trong
điều chỉnh glucose trong huyết tƣơng, cũng nhƣ trong quá trình chuyển

hóa carbohydrate và chất béo.
16.Eyestalk factors:ở động vật xác có chứa các tế bào neurosecretory đƣợc
cho là có liên quan đến tính quy định sự lột xác. Từ khi lột xác có liên
quan trực tiếp đến sự phát triển cơ bắp và tăng trƣởng ở động vật giáp
xác.Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: việc cắt bỏ mắt dƣờng nhƣ là cách
hiệu quả nhất để ảnh hƣởng đến lột xác và tăng trƣởng vì nó ảnh hƣởng
trực tiếp đến hệ thống nội tiết [20].Nghiên cứu trên loài Cua (Scylla
serrata): yếu tố quy định tốc độ tăng trƣởng eyestalk factor dựa trên sự
tăng trƣởng của tim, vai trò của eyestalk factor và hormone gây lột xác
điều khiển sự tăng trƣởng ở tim[5].
17.Moult inhibiting hormone (MIH):giữ vai trò điều chỉnh quan trọng steroid
trong YO (Y-organs), hormone này đƣợc sản xuất bởi các tế bào soma
neurosecretory ở hành não của XO (X-organs)duy trì trong cơ thể động
vật ở thời kì lột xác, trong khi 2 hormone MIH và CHH liên quan đến quy
định độ dài thời kì lột xác.
18.Candidate muscle build-up or degradation genes involved in moulting:sự
tăng trƣởng mô cơ ở động vật giáp xác là không liên tục và chúng chỉ
tăng trƣởng sau khi xảy ra quá trình lột xác. Trong suốt q trình lột xác,
sự phục hồi các mơ cơ và dự trữ năng lƣợng gồm: glycogen và lipid đƣợc
tích lũy trong huyết tƣơng và ruột giữa cho quá trình lột xác tiếp theo. Nói

Luận văn thạc sỹ Sinh học


10

chung tổng hợp protein cho mô cơ là rất quan trọng cho sự tăng trƣởng,
sinh sản và các hoạt động trao đổi chất khác trong động vật giáp xác.
19.Methyl

farnesoate

(MF)and

farneosoic

acid

O-methyltransferase

(FAMeT): MF là tiền thân của hormone JHIII (juvenile hormone III), là
một sesquiterpenoid đƣợc tổng hợp trong cơ quan hàm dƣới giáp xác.
Hợp chất sesquiterpenoid phục vụ trong vai trị tiến hóa đƣợc bảo tồn
chức năng nhƣ: điều chỉnh hoặc điều khiển lột xác, sinh sản, phát triển
của ấu trùng, tăng trƣởng, hình thái, hành vi, stress và sự tổng hợp protein
nói chung. Vai trò của MF và FAMeTnhƣ một morphogene, FAMeT
đƣợc tìm thấy rất nhiều trong giai đoạn lột xác ở loài Cua xanh.
20.Heat shock proteins (HSPs): là protein phổ biến, phong phú nhất, đƣợc
tìm thấy trong tất cả các sinh vật. HSP tham gia vào nhiều chức năng tế
bào thiết yếu, bao gồm sự trao đổi chất, tăng trƣởng, quá trình biệt hóa và
giết chết tế bào.
21.Myosin heavy chain: Myosins là thành phần quan trọng của bộ máy co
bóp, bao gồm hai chuỗi nặng và bốn chuỗi nhẹ liên quan. Là một siêu họ
của protein, myosins tƣơng tác với actin, thủy phân ATP, hình thành chức
năng phát triển cơ và duy trì hiệu lực.
22.Ubiquitin: thƣờng gắn các protein khác trong tế bào nhƣ một monomer
hay polymer để điều chỉnh hoạt động của chúng. Thối hóa protein đƣợc
thực hiện chủ yếu ở các hệ thống Ubiquitin, kiểm soát chu kỳ tế bào,
truyền tín hiệu, sửa chữa choromatin, quy định phiên mã, quá trình vận
chuyển hạt nhân và các thụ thể màng. Ở động vật có vú, nơi tăng biểu

hiện Ubiquitin xảy ra trong quá trình teo cơ.
1.2.4 Một số nghiên cứu về tính tăng trƣởng
Thành phần cơ bản của một chƣơng trình chọn giống bao gồm xác định
mục tiêu chọn giống và ƣớc tính các thơng số di truyền cơ bản bao gồm hệ số

Luận văn thạc sỹ Sinh học


11

di truyền, tƣơng quan di truyền giữa các tính trạng. Hầu hết các chƣơng trình
chọn giống trên động vật ni đều bắt đầu bằng việc nâng cao tốc độ sinh
trƣởng[28]. Tốc độ tăng trƣởng nhanh có thể cho phép rút ngắn thời gian nuôi
hoặc sản xuất đƣợc những con vật ni có trọng lƣợng lớn hơn trong cùng
một khoảng thời gian nuôi. Cả 2 trƣờng hợp đều đem lại hiệu quả kinh tế cao
hơn cho ngƣời nuôi.
Tuy vậy, gần đây cũng có những nghiên cứu nhằm ƣớc tính các thơng số
di truyền tính trạng tăng trƣởng hoặc nhiều tính trạng khác nhau trong đó có
tính trạng tăng trƣởng trên giáp xác, những nghiên cứu này bao gồm: tôm thẻ
chân trắng (P. vannamei) [12]; [33][31, 32], tôm sú (P. monodon) [26].Một
số nghiên cứu nhằm ƣớc tính hệ số di truyền tính trạng tăng trƣởng ở nhiều độ
tuổi khác nhau hoặc giữa con đực và con cái [22].
1.3 Hệ phiên mã
Hệ phiên mã (transcriptomes) là một bộ các phân tửRNA tại một thời
điểm xác định, biểu hiện trong một tế bào, mô, sinh vật cụ thể. Đó là một bộ
các ARN mã hóa và khơng mã hóa. Hệ phiên mã trải qua các thay đổi về số
lƣợng và chất lƣợng, phản ánh các quá trình sinh lý tự nhiên hoặc do các kích
thích bên ngồi [19]. Việc phân tích thành phần hệ phiên mã giúp hiểu thêm
cơ chế hoạt động của sinh vật.Không giống nhƣ một bộ gen, transcriptomerất
linh hoạtvới các biến thể, nó làmộtliên kết độnggiữacácgen vàđặc tính vật

lýcủa một sinh vật[43]. Có thể hiểutranscriptomecung cấpthơng tinvề các khía
cạnhkhác nhaucủasinh học tế bàovàsinh hóa; ví dụ sốlƣợnggen hoạt
độngtrong các giai đoạnphát triển khác nhauhoặcthay đổibiểu hiện genliên
quan đếnmột căn bệnhđặc biệt[27].
Mục đíchchính củamột nghiên cứutranscriptomeđể xác định vị trí
chotất cả cácRNA thể hiện trong cácmôđƣợc nghiên cứu, xác định cấu
trúcphiên mãcủacác gen(5 'và 3' kết thúc, mơ hìnhnốivàsửa đổisauphiên

Luận văn thạc sỹ Sinh học


12

mãkhác) và để định lƣợngmức độ biểu hiệncủa mỗiRNAđiều kiện sinh lýkhác
nhau[45].Hiểuphức tạp hơn chức năngcủamộttranscriptomelàmột nhiệm
vụđầy thách thứcnhƣphần lớn các genđƣợc phiên mãtheo hai chiều [30].
1.4 Chỉ thị phân tử SNP
1.4.1 Giới thiệu về SNP
Đa hình đơn nucleotide, hoặc SNP là những biến dị trong trình tự DNA
xảy ra khi một nucleotide đơn (A, T, C, hoặc G) trong trình tự hệ gen bị thay
đổi. Ví dụ, một SNP có thể thay đổi trình tự GGCTAAA thành GGCTAAT.
Nếu một biến thể đƣợc coi là có một SNP thì SNP này phải đƣợc quan sát ít
nhất là 1% tồn bộ số lƣợng nucleotide. SNP tạo nên khoảng 90% biến dị di
truyền của con ngƣời. Phần lớn SNP liên quan đến sự thay thế của cytosine
(C) với thymine (T).

Hình 1.2Mơ hình SNP
Chỉ thị phân tử SNP (Single Nucleotide Polymorphism), có nghĩa là các
dạng đa hình đơn nucleotide. Marker này thƣờng đƣợc dùng để phân tích
genome ngƣời và hiện nay đƣợc áp dụng (qua đột biến điểm tại một

nucleotide trên genome) với số lƣợng lớn nhất từ trƣớc đến nay cho nhiều
genome của sinh vật khác. SNP có thể nằm trong trình tự mã hóa của gen, các
khu vực khơng mã hóa, hoặc nằm giữa các gen. SNP phân bổ trong hệ gen

Luận văn thạc sỹ Sinh học


13

không đồng nhất nhƣng phần lớn chúng nằm trong vùng khơng mã hóa
thƣờng xun của gen. Khi SNP nằm trong một trình tự mã hóa thì khơng
nhất thiết sẽ thay đổi trình tự axit amin của protein đƣợc sản xuất do tính thối
hóa của mã di truyền. SNP nằm trong vùng mã hóa có hai loại chính là SNP
đồng nghĩa và SNP vô nghĩa. SNP đồng nghĩa sẽ không ảnh hƣởng đến trình
tự của chuỗi polypeptide. SNP nằm ở vùng khơng mã hóa hoặc nằm giữa các
gen có thể ảnh hƣởng đến các yếu tố phiên mã hay các loại RNA [42].
Chỉ thị SNP xảy ra thƣờng xuyên trong toàn bộ DNA của một ngƣời.
Trung bình một SNP đƣợc quan sát thấy một lần trong 300 nucleotide, có
nghĩa là có khoảng 10 triệu SNP trong hệ gen của con ngƣời. Thơng thƣờng,
những SNP này đƣợc tìm thấy trong DNA giữa các gen. Nó đƣợc xem nhƣ là
dấu chuẩn sinh học giúp xác định vị trí các gen liên quan đến bệnh. Khi SNP
xảy ra trong gen hoặc trong một khu vực gần một gen quy định, nó có thể có
vai trò trực tiếp trong việc biểu hiện bệnh bằng cách ảnh hƣởng đến chức
năng của gen[42].
Mặc dù hơn 99% trình tự DNA của con ngƣời đều giống nhau nhƣng
sự thay đổi trong chuỗi DNA có thể có tác động lớn đến việc nghiên cứu mối
tƣơng quan giữa cơ thể con ngƣời và các yếu tố gây bệnh nhƣ vi khuẩn, virus,
độc tố,... Điều này chứng tỏ SNP có giá trị trong nghiên cứu y sinh học và
phát triển các sản phẩm dƣợc phẩm hoặc chẩn đoán y khoa. SNP cũng tiến
hóa ổn định, khơng thay đổi nhiều từ thế hệ này sang thế hệ khác làm cho

chúng ta dễ dàng hơn khi nghiên cứu dân số[46].
Chỉ thị phân tử SNP là những biến dạng của chuỗi DNA đƣợc tìm thấy
với tần suất cao trong genome ngƣời[39]. Chúng ta có thể sử dụng SNP
marker để phân lập các yếu tố di truyền có liên quan đến tính trạng bệnh lý vơ
cùng phức tạp[40]. Ngƣời ta có thể dự đốn 100.000 hoặc nhiều hơn nữa SNP
marker trong genome ngƣời[9]. Những phƣơng pháp đánh giá kiểu gen có kết

Luận văn thạc sỹ Sinh học


14

quả cao địi hỏi lƣợng kiến thức về chuỗi trình tự rất chính xác của SNP. Do
đó, bất cứ cơng bố nào về SNP phải hàm chứa hai nội dung:
(1) Xác định chuỗi trình tự DNA
(2) Tần số alen
Có hai phƣơng pháp để tạo ra SNP, một là dùng trực tiếp mã trình tự di
truyền và thứ hai là phân biệt các đột biến điểm thông qua tách sắc ký lỏng
(High Performance Liquid Chromatography).
1.4.2 Ứng dụng của chỉ thị SNP
Một chiến lƣợc nghiên cứu giúp cho việc phát hiện nhanh chóng những
SNP từ số liệu lƣu trữ Expressed Sequence Tag (EST)[34]. Việc phát triển kỹ
thuật in-vitro nhằm khuếch đại những trình tự ở vị trí đặc biệt (ví dụ nhƣ
PCR) và khám phá marker có tính đa hình cũng nhƣ có thơng tin di truyền cao
nhƣ microsatallite, STR,... đã và đang tạo điều kiện thuận lợi để lập bản đồ di
truyền có mật độ thấp (low density map) của ngƣời. Những dạng bản đồ này
ngoài những ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học động
thực vật nó cịn ứng dụng trong y khoa, ví dụ xét nghiệm bệnh u xơ, bệnh
Huntington, bệnh tiểu đƣờng …[7].
Chỉ thị SNP khơng gây bệnh, nhƣng nó có thể giúp chúng ta chẩn đoán

một căn bệnh di truyền cụ thể. Các nhà khoa học tin rằng bản đồ SNP sẽ giúp
họ xác định đƣợc nhiều gen liên quan đến các bệnh phức tạp nhƣ ung thƣ,
bệnh tiểu đƣờng. Bằng cách nghiên cứu mối liên quan của SNP với một đặc
điểm bệnh, các nhà nghiên cứu đã phát hiện các gen có liên quan đến một căn
bệnh. Xác định và hiểu biết về vai trò của yếu tố di truyền của bệnh cũng sẽ
cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá tốt hơn vai trò của yếu tố di truyền,
chẳng hạn nhƣ hành vi, chế độ ăn uống, lối sống và hoạt động thể chất của
bệnh.

Luận văn thạc sỹ Sinh học


15

Hầu hết các chỉ thị phân tử SNP khơng có ảnh hƣởng đến sức khỏe
hoặc sự phát triển. Một số những sai khác di truyền đã đƣợc chứng minh là rất
quan trọng trong việc nghiên cứu về sức khỏe con ngƣời. Các nhà nghiên cứu
đã phát hiện SNP có thể giúp dự đoán phản ứng của một cá thể với một số
loại thuốc nhất định, dự đoán độ nhạy với các yếu tố môi trƣờng nhƣ chất độc
và nguy cơ phát triển các bệnh cụ thể. SNP cũng có thể đƣợc sử dụng để
nghiên cứu quá trình di truyền của các gen bệnh trong gia đình. Các nghiên
cứu trong tƣơng lai sẽ xác định SNP liên quan đến các bệnh phức tạp nhƣ
bệnh tim, tiểu đƣờng và ung thƣ.
Ngoài ý nghĩa nghiên cứu pharmacogenomic trong chẩn đoán, y sinh
học, bản đồ SNP còn giúp để xác định hàng ngàn các dấu hiệu bổ sung trong
bộ gen, do đó hƣớng nghiên cứu của bản đồ hệ gen là rất lớn. SNP không thay
đổi nhiều từ thế hệ này sang thế hệ khác làm cho chúng ta dễ dàng hơn khi
nghiên cứu về tiến hóa. Nghiên cứu về SNP cũng có vai trị cực kì quan trọng
trong việc sàng lọc hay tuyển chọn các giống cây trồng, vật nuôi bằng marker
di truyền.

1.4.3 Triển vọng của SNP
 SNP và chẩn đoán bệnh
Vật liệu di truyền của mỗi ngƣời có một mẫu hình SNP duy nhất đƣợc
tạo thành từ các biến dị di truyền khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy
rằng hầu hết SNP không đại diện cho một bệnh nào. Thay vào đó, nó nhƣ là
các dấu hiệu sinh học để xác định chính xác một căn bệnh trên bản đồ hệ gen
của con ngƣời, vì nó thƣờng nằm gần một gen đƣợc tìm thấy mà có liên quan
đến một căn bệnh nào đó. Thỉnh thoảng, SNP vẫn có thể gây ra một căn bệnh,
do đó nó có thể đƣợc sử dụng để tìm kiếm và phân lập các gen gây bệnh.
Để thực hiện một thí nghiệm di truyền, gen gây bệnh nào đó đƣợc xác
định bởi các nhà khoa học bằng cách thu thập mẫu máu từ một nhóm các cá

Luận văn thạc sỹ Sinh học


16

nhân bị ảnh hƣởng bởi căn bệnh này và phân tích SNP trên các mẫu DNA của
họ. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu so sánh các mẫu hình này với các mẫu hình
SNP thu đƣợc bằng cách phân tích SNP trên các mẫu DNA từ một nhóm các
cá nhân khơng bị ảnh hƣởng bởi căn bệnh này. Loại so sánh này có thể phát
hiện sự khác biệt giữa các mẫu hình SNP của hai nhóm và qua đó cho thấy
mẫu hình có thể có liên quan nhiều đến gen gây bệnh. Cuối cùng, hồ sơ SNP
đặc trƣng của nhiều loại bệnh khác nhau sẽ đƣợc thành lập. Sau đó, chỉ là vấn
đề thời gian, các bác sĩ có thể xác định một ngƣời có thể nhạy với một căn
bệnh nào đó chỉ bằng cách phân tích các mẫu DNA của họ đối với một mẫu
hình SNP cụ thể.
 Phát triển SNP và dược phẩm
Hiện nay, khơng có phƣơng pháp đơn giản nào để xác định một bệnh
nhân sẽ đáp ứng miễn dịch với một loại thuốc cụ thể nhƣ thế nào. Một loại

thuốc cụ thể có hiệu quả cho một bệnh nhân nhƣng cũng có thể khơng có hiệu
quả ở những ngƣời khác. Tệ hơn nữa, một số bệnh nhân có thể trải qua một
phản ứng miễn dịch bất lợi với chính loại thuốc đó.
Trong tƣơng lai, các loại thuốc thích hợp nhất cho một cá nhân có thể
đƣợc xác định trƣớc điều trị bằng cách phân tích hồ sơ SNP của bệnh nhân.
Mục tiêu là tạo một loại thuốc phù hợp cho cá nhân đó. Điều này sẽ cho phép
các công ty dƣợc phẩm sản xuất nhiều loại thuốc hơn cho thị trƣờng và cho
phép các bác sĩ kê đơn phù hợp điều trị cho từng cá nhân cụ thể.
 SNP và National Center for Biotechnology Information (NCBI)
Chỉ thị phân tử SNP xảy ra thƣờng xuyên trong hệ gen và tƣơng đối ổn
định về mặt di truyền, nên nó là dấu chuẩn sinh học. Dấu chuẩn sinh học là
các đoạn DNA có một vị trí xác định, dễ dàng nhận dạng cũng nhƣ theo dõi.
Dấu chuẩn này cho phép các nhà khoa học nghiên cứu và xác định những kết
quả từ sự tƣơng tác của nhiều gen. NCBI đóng một vai trò quan trọng trong

Luận văn thạc sỹ Sinh học