K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lê Thi ̣ Thanh
THIẾT KẾ VECTOR CHUYỂN GEN BIỂU HIỆN
KHÁNG NGUYÊN VI RÚT PRRS TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2013
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lê Thi ̣ Thanh
THIẾT KẾ VECTOR CHUYỂN GEN BIỂU HIỆN
KHÁNG NGUYÊN VI RÚT PRRS TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Tường Vân
PGS. TS. Võ Thị Thương Lan
Hà Nội – 2013
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 3
Hi chng ri lon sinh s p ln (Porcine Reproductive and
nh truyn nhim nguy hi
kh t hi nng n . Vit Nam bnh
c gn mc bng b xung huyt tai,
sa bng sy thai l
a hou chng bnh v c bi ln con cai sa.
Bn l Hoa K t hin
nhip: Canada (1987); Nht Bn
T dch ln nhic Bc M
n tht ln cho ngh gii. M, thit hi
kinh t (trc tip) ca bnh ln tai xanh trong nh
ln nht so vi thit h lc
M phu nhng tn tt do bng 560 triu USD do vi
hu ln chn ng d ng.
Vit Nam, bn ln
nhp t M . T ch bnh nng ch
p 17 tnh t hi nng n nh
i. n nay b
r thc tp Vit Nam.
ng bnh ln tai xanh, bi c s d
cxin kt hn t s ng hn ch
vcxin bt hoc cho bnh ln tai xanh s dng c
hou. cxin dt s cxin bt
hot hiu qu bo v min d
ng cao,
m bo v ti vng n
li. Hin nay ng Vii vcxin chng
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 4
PRRSV dhiu qu li thp h
u tr u cho v ng vt min nhim vi vi
.
Vcxin thc v
c (edible vaccinet trong
nhng sn phm ca sinh hc hi i. Thc cht vcxin thc v
vcxin tin v c sn xut d thng thc v
n. So v thng sn xut vcxin truyn thng, vcxin thc
vt u m : d n xu i; c
biu hin trong thc vt nh nhi bo qu
s dng; c ng mic nt, c;
an; c bit vn xu ca h th
mc rut hiu qu
T nh n v khoa hc tin
t k vector chuyn gen biu hi
t c v t d hc t v KH&CN theo ngh nh
c Vit Nam c BNghiên cứu biểu hiện gen mã hóa
Glycoprotein vỏ (GP5) của virus gây bệnh lợn tai xanh trong thuốc lá và đậu
tương” n 2011- c tit T
Thc vt, Vi sinh hc, Vi t Nam vi mc
: i) Thit k vector chuyn gen cho mt s ca vi
PRRt thc vu qu s dng c
qua vic biu hin ca thu-2.
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 5
-
(PORCINE
REPRODUCTIVE AND RESPIRATORY SYNDROME, PRRS)
Hi chng ri lon sinh s p ln (Porcine Reproductive and
Respnh truyn nhim nguy hi
lan kh i mm b
cht t ln nhim bnh t hi nng n [54, 59].
Vit Nam b c g n mc bng b
xung huyt sa bng
sy thai la hou chng bnh v c bi
ln con cai sa [61].
B l Bc M
nh
1998, bn cc, Nht Bn, Trung Qu [7, 59].
Thc
nhau [59, 60]:
Bm ln (Mystery Swine Disease, MDS)
Bnh tai xanh (Blue Ear Disease, BED)
Hi ch y thai ln (Porcine Endemic Abortion &
Respiratory Syndrome, PEARS)
Hi ch ln (Swine Infertility & Respiratory
Syndrome, SIRS)
i ngh quc t v sc kh chh
gii (OIE)
i chng ri lon sinh s
p l and Respiratory Syndrome, PRRS) [7]. K t
c ca bnh.
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 6
Vit Nam, bn nhp t M.
n nay, bkhp c [28].
1.1.2. Triu chng bnh
B xy ra tt c a tung biu hin hai tr:
sinh sp [28, 61, 62]:
Ri lon sinh s ng l
t hoc cht trong
-35%), ln con sinh non chim 10% ng thi chng bit sa
l
n con chc cai sa.
Ri lop: ln th dc, th dn dp, khi kii cho thy
i, hoi t phi rt nng.
NH LN TAI XANH
lystad, nh
ln tai xanh, [59, 61] lo
nh l
Arterivirus, h Arteriviridae, b Nidovirales, [18].
PRRSV
45 55 nm, nucleocapsid 30 35 nm.
ARN
Arterivirus [18, 60, 61].
1.1. ca P
[61].
1.2.2. Cn
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 7
H gen ca PRRS , c khong 15 kb
c m (ORF - open reading frame): -7. Trong
protein phi c replicase, polymerase
n ca -7 u
g glycoprotein (GP2, GP3, GP4, E) protein mng
i (N) [18]
1.2.
ch gen [61].
Dt PRRS:
c chng ci ph
gc chng
Bc M (v-2332) [18, 62]. Gt bin th ca II
c lc cxut hin u tn tht [28, 61]. M
triu ch
cu cho thy gia hai t ln v b gen (m ng ch
55-80% ng min dch cc lc [7, 42]u
vcxin mt chng PRRSV s bo v
n.
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 8
amin
-
76% (ORF2), 72% (ORF3), 80% (ORF4 [7, 54].
Pvi . Gi
GP2, 3, 4, E, M, N)
m
VR-2332 [9, 54].
-
-232
26, 28, 54].
PRRSV ng: dn
-
[54].
1.2.3
nh ca PRRSV v c hi
u ch thy rng c bit vi thc bit
i thc ng min dch t b mt
54, 60]. p, s sao i thc
ph to ra nhiu mng th
ng min d mi tn t i thi
i th c n i
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 9
tht gm c [54, 60 cho thy s
i th khi nhim PRRSV.
A
B
: i th nhim PRRSV. i th
ng; i th y [54].
Mi th y, PRRSV hi b h
thng bo v c [54]. u kin thun li cho nhng vi khun
ng h ng
in mc bng b bi nhim v
dch t ln, t huy bnh do xon khun Leptospira spp,
bnh do Steptococcus spp, Mycoplasma spp, E.coli nh k
cht nhiu ln mc bnh PRRS [7, 18, 54].
1.2.4
Trong nh n vcxin chng l c ghi
nhn trong hai thp k qua, vic thit k vcxin ti, vic t ng
min dch t ch th c bi
n vic bo v chng lm, lng sn
xu c hii vi protein N. M
bin nh ,
ng min dch bo v l
protein N ch
chu
cxin ti [15].
n cu to c protein cu
(bao g protein
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 10
xy ra
mnh v
thit k v
. GP5
c s
th lt v then cht ca min dch dch th [19, 23, 39].
u cho tht vi protein mi M
[32, 34, 55].
,
3
, lo
mc cao [54].
NH L GI VIT NAM
Ma nh bnh song v
nh c ghi nhn M vi
nhng triu ch sinh sn kt hp vi chng
t hin t
kh [61, 62].
dch ln nhic Bc
Mn tht ln v kinh t cho ngh
gii [61, 62].
[59, 62]
[59]. Mi
t hi kinh t (trc tip) ca bnh ln tai xanh trong
nhn nht so vi thit h lc
c M phu nhng tn tt do bng 560
triu USD do vi ln chn ng d
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 11
ng [59, 62]. a dch bnh khong 2 triu ln
cht [59, 62]. t
-
- 73,1% [59].
007 cho
do nh
[28]
amin trong
gen ) [28]
Liaoning, Ji
[28]
[28, 34].
[28]. D
2007 [59].
[59].
tai xanh c
[26, 28]. t
[59].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 12
khnh rng Hi chng ri lon sinh sp ln
t trong nhng ng ra nhiu tn tht nng n
n ca nhiu qu gii.
Vit Nam, bn ln
nhp t M 10 trong s
v y ngay [28]. T n
dn. Vic xy
dch lu ch c
chc quc tch xy ra
ng mt s c trong khu vc [59, 62]. T nh xut
hich ti nhi tn tht ln v kinh t i
th
dt hin tc 65 huyn ca 18 t.
Tng s ln mc b ln ch [1].
dch xut hin tng, thuc 103 huyn ca 26 tnh,
. Tng s ln mc b ln chc ph
[2].
dch xy ra c 26 huyn ca 13 t: Bn
ng Nai, Ti ng Ninh, Bc
Giang, Qung Nam, Gia Lai, Ba - k Lk vi 7.030
ln mc bn buc ph [3].
dt hin ti ng, th trn thuc 286 qun,
huyn ca 49 t. Tng s ln mc b ln ch
buc ph [4].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 13
ch ln tai xanh x s dch s
ln mc bnh, s ln b y gim rt nhiu (gn 20 ln c v ph
dch y) so v [5]. C th:
+ t 1: Tng s ln mc b
5.346 con ln thn con; tng s ln ph
n ln thn con [5].
+ t 2: Tng s ln mc ba
ch; tng s ln ph [5].
dch xy ra ti 453 /ng, th trn ca 95 qun/huyn thuc
28 tnh. Tng s ln mc b90.688, tng s ch14.065 con, tng s ln
ph51.761 con [6].
Bng 1.1. Thng k ch ln tai xanh ti Vit Nam 2012 [1, 2,
3, 4, 5, 6]
Số tỉnh
có dịch
Số huyện
có dịch
Số xã, phường
có dịch
Số lợn
mắc bệnh
Số lợn chết,
tiêu hủy
18
65
324
70.577
20.366
26
103
956
309.586
300.906
13
26
69
7.030
5.847
49
286
1.978
812.947
442.699
15
49
264
42.317
26.519
28
95
453
90.688
51.761
Kt qu a nh ti Vit Nam cho
thy thuc chng Bc M [28], tt c
mng cao so vi PRRS chc lc cao ca Trung Quc ( 99-
99,7%) [18, 28].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 14
T nhng th thy rng nhng thit hi chng
ri lon sinh sn p ln. Bnh t
hi nng n v kinh t c tin Vit Nam cho th li nhiu
hu qu i, nhi v
i sng ch yu dn.
1.4. U TR BNH LN TAI XANH
c nhng din bin phc tt hi to li chng ri lon
sinh sn hp n ca nhiu qu gin
nay nhiu v n dch b.
c bi v nh, triu chng, b
a dch bnh. Cng ch bnh
ng nhii hiu qu n.
Mt s p v
dng k thun kit ch con ging ch
nh ln tai xanh, kt qu n ch c thit hp
knh vn tn tu thit hi v
kinh t [54].
Hin nay vc tr bnh ln tai xanh hn ch thit hi
do b ng s dng mt s thu Enrofloxacine
nhm u tr nh k ng s n bi
thuc tr lc (B.comlex, vitamin ) kt hu tr triu ch
st, chng a chi [61u qu
Do ng bnh ln
tai xanh c lc cao, bic s dcxin kt h
bi t s ng hn ch cxin bt hoc
c cho bnh ln tai xanh s dng c hou. Vcxin
d t s cxin bt hot hiu qu bo v min dch
ng cao,
bo v t i v
chng li [18, 21, 24, 38].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 15
Hin na ng Vii vcxin chng PRRSV d
v(4ng/liu hiu qu ch
kh u tr u ch o v ng vt min
nhim vi [18]. n nay, th gii duy nhc sn xuc
vcxin chng c lc cao [18], tuy vn
xut khu lo.
1.5.
1.5
Vic sn xu hn dng ng dng
c sinh h mng trong vic ng bnh
ng vt. Mt h thng biu hin protein hiu qu tin v
n xut. H thng biu hin trong thc
vn nhm thay th h thng biu hin trong t ng vt hay
vi sinh vt v n
xut. C th [18, 25, 38]:
T c v i sau d
t n bc cao, m bo vcxin i vi
ng vt.
Vcxin c t u ki
sinh hnh.
T c vm bnh cng v
hp vi t c cng vt.
Thc cht vcxin thc vcxin ti, c sn xut d
thng thc v n. t xu th
trin mi c sinh hc. Nhi
khun, vc chuyc vu hin vi hiu qu cao. c
vt chuyn gen biu hic s dng trc ticxin
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 16
i hoc ng vng. So vi vcxin truyn thng,
vcxin thc vc t tr [18, 21, 24, 38]:
u hin trong thc vt nh nhi
d o qu dng.
ng mit, c).
c sn xut trong thc vcxin ti
kh ng min d h gen ca
vcxin gic lc hay bt hocxin d
nh cho
ng vng thm mm b
vcxin sn xut trong t ng vt.
n xu ca h thc
rut hiu qu c t, hu hu
qua l nhy ca ng ting tit
niu.
ng min d
co v ng li nhng vi sinh v
n vcxin trong thc vu mc ngot quan trng
c sn xut vcxin da ngun,
r tin i vn. Rt nhiu quy
n xut vcxin trong thc vc vt chuyn
gen, thc vt mang lc lp chuyn gen, thc vt chuyn gen tm thi, thc vt
nhim y t c vt [18]. n xut vcxin
thc v ng cho c, h ng vt
c ch biu hin v s do qun. nh vic
tng bic sn xut vcxin trong t c v
cy in vitro u ha hi vic s dng
cht v c cao, nh,
thuu kim bnh t
[18].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 17
y t u dy r ph, khi,
t u c ch tp
i tn k thuy t ng huy
c kh thi cao nht trong vic t n xu u
khic chuy tii d
Trong nhing hp, vic sn xut vcxin thc vt gp phi tr ngi ln
khi phi mt vi hing dung nng ming. T min d
nhy cc thit k ng min dch vi th
tiy, mt s loc vng
c h min dy nh c li, mt
s "th n ng tc thi hong ming
ng tn ti voxin B subunit - c t u nhit ca
vi khun E. coli) ng min dch v mc caoy,
ng c s d t cho vic chuyn t
ng ming [20, 31, 37].
1.5.2. S dng t ng BY thng biu hin
T c to ra t nhi c v
Arabidopsis thaliana, Taxus cuspidate, Catharanthus roseus ng quan
trng [18].
dng d BY-2 thng
biu hin. T -
hc Nht Bn chn lc t Nicotiana tabacum
- ng nht
n, r tin vi t
100 lt tun. Mi-ng tt
vn gen bng vi khun Agrobacterium [18]. Do vy, t -2
c vt t cho vic sn xut nhiu loi
hp.
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 18
1.6. CHUY C V KHUN Agrobacterium
tumefaciens [12, 17]
t A. tumefaciens t s
n mt phn nh c vt, o khi u.
Khi u to ng, ng thng hp mt s cht dinh
ng i cho vi khun (opine)y, A. tumefaciens c hi thut
i mo ra i h n ADN
ca A. tumefaciens c ng d gen hii [12, 17].
Vic s dng A. tumefaciens bu t n vi
khu i u m b c gi
u c r 4). Tng A. tumefaciens to kht plasmid rt
ln vi c khong 200-800 kb. T nhng chng A.
tumefaciens
cn thit cho vic to khi u. Do vc g-plasmid (tumor
inducing-plasmid) [12, 17].
.4. Vi khun Agrobacterium tumefaciens i u. a: Vi khun A.
tumefaciens dn t; b: Khi u kht hin chi mt
[12].
Ti-Plasmid gm b c
chuyn sang t c v-DNA (Transferred DNA). T-DNA mang
2 h gen: Mt h i u cho thc vt 3 gen tng h
phytohormonn vic to
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 19
thu ng c gen th hai
t s u khin tng hn xut ca amino acid hay
ng gm kh
n s tip hc (virulence region)
vir, gi ng trong vic chuyn T- gen
a t c vi Ti-
T-i opine cung cp ngu
vi khun [12, 17].
-plasmid [12].
-c khong 10 kb 20 kb, nm gia 2 tr t lp
li gm 25 bp g phi (right border
ng yu t cn thi ng cho s chuyn ADN. S m
c 10 bp cu n s chuyn ca T-DNA.
n T-DNA b u t v v nh
t quan trng, nu thiu yu t c chuyn gen s y ra
hou qu.
Ho ng c ng cho vic chuyn T-DNA
sang t c vc khom 6 operon:
n thit cho vic tn
vic ti u. chung, gen virA biu hin mu kin; gen virC
biu hin kh u hin mnh dch chit t
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 20
n. Hong ct ch n s
mt c p ch c tit ra t n c vt
p ch
-hydroxyacetosyringone. Chvt
ng dn d vi khup, lt ch
hovir thuc Ti- cn T-ADN (t
ph gh gen thc vt.
a gen vir n gc gi
virA t nhn hp cht phenol t
nhn bit chn s hon phm gen virG
l biu hin ca tt c gen vir. S hoa protein
thuc gen virG do s vn chuyn nhc
gen virD2 virE2 quan tr i vi vic chuyn T-DNA. Protein
t endonuclease, ct s c hiu b ph a T-DNA,
Protein virE2 gn lp tn s gn li vi Ti-
1.6 tng hp sa cha DNA, t s i trong Ti-
plasmid xut hin li mt T-t protein virD2 g
a T-DNA si c ct ra b. B
to ra mt phc h DNA-c chuy c v ca
gen
virB tt l hng, qua l nc h DNA-c vn chuy
thc vn t c vt phc h
virE2 ch nh v c hic h
gc vt m nhng ch i ca DNA ca
t c v h c hiu, bao gm
nh rt ngn 5-t hc thc hin nh
thc v tham gia ca protein virD2 [7, 12, 17].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 21
H minh hn T-DNA ca Ti-plasmid. 1: T-DNA
vi b ph -plasmid; 2: Sc ct ra nh c
i gen virD2; 3: Sa T-c git hp vi protein do
virD2 vvirE2 t s c tng hp b sung; 4: Ly ch
trng trong Ti-ng gch nm). Si T-DNA t c vn chuy
c vt dng phc h DNA-protein [12].
T nh thy Agrobacterium tumefaciens t h
thng chuyn gen t . p cho vic ng
d gen nh:
- Do to kh e mnh t
t n np gen.
- S tng h
cn thit.
- DNA l (ngo --DNA. Nhng
m.
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 22
Khc phc nhc c
s i Ti- - c t
nhc tip theo gen tng hc cthay th bng nhng gen
ch th, [12, 17, 18]i ta s dng h
th c g n (binary vector), ch a Ti-
c thc hin qua hai plasmid. Plasmid lvir
mang b i ca T- a T-DNA duy nht cn
thit cho vic vn chuyc vt. Gia b pht gen chn lc
ng gen l [12] cu to ca mt vector hai nguc
minh ha m c thc hin vi
plasmid nh. Tt c nhc t thc hin trong
nhng t E. coli c chuy A.
tumefaciens. n bin np c vi vi khun A. tumefaciens
khuc loi b vnh [12. 17].
7. minh ha h thng vector hai ngun bin np c
vt bng vi khun A. tumefaciens. o khng hc loi ra, T-
DNA mang m chn lc trong thc vt A.t
ori: Kh A. tumefaciens; E.c. ori: Kh
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 23
E. coli; KmR chn lc trong E. coli A.
tumefaciens; P1, P2: Promoter; T1, T2: Terminator; vir
1.7. THIT K VECTOR CHUYN GEN THC VT BNG K THUT
GATEWAY
vector chuyn gen thc vt c rt ln (t 8 15 kb)
bn n ca m hn, v a
m ca enzyme gii hn, gen chn lc/ch th , vector chuyn gen cn mang mt
s chuyn, biu hin ca gen cn chuyn trong h gen ca t
vt ch. : (promoter), ng (enhancer),
T t k vector chuy ng s d
n phn ng ct ADN nh enzyme gii hn ni ADN
nh enzyme ni tn ti mt s c
m sau:
- Do vector chuyn gen thc vc rt li
(single recognition sides SRS) ca mt loi enzyme gii hn ct
ng thng rt, ADN
cha 4 loi nucleotide A, T, G, C. Theo quy lu t th t l 6
nucleotide bc 4 lop xp m
6
(ty, c 4069 bp s bt gp mt lp li gm 6 nucleotide.
Mgii hn s dng ph bin trong chuyn gen
t nhn bit gm 6 nucleotide [14], a mt s c vi sinh vt s
dng ph bit bt gy, vi nhng
vector chuyn khoc nhn bit
ca mt enzyme gii hn v r t
thi gian. Mu bi
t.
- S d t - ni ADN bng enzyme gii h enzyme
ADN ligase k c chiu c vector trong
ng hp s dng mt loi enzyme. S dng hai enzyme gii h
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 24
th khc phc hn ch c hin phc tp, tn thi
gian.
S p ca him tan ca phage
n cho s i k thut chuyn gen bng
thut GateWay. a k thu dng
c hiu cho phn hp gi
ADN (g [30]:
- Trong phn ng BP, gen cn chuyn mang hai v hai
hp mc hiu vi hai v attP2 trong
c cung cp trong b i s a enzyme BP clonase.
hn chuyu
ng thi mang hai v 1.8).
1.8 minh ha phn ng BP [30].
- Tip theo, gen cn chuy c chuyn sang
vector chuyn gen (vector nhn n
hc hiu gii s a enzyme LR
clonase. h to ra vector chuyn gen mang gen cn
chuy1.9).
1.9 minh ha phn ng LR [30].
K20
Luận văn thạc sĩ 2011 – 2013 25
T nh thc hi t k vector chuyn gen
biu hi c v
chuy
ng BY- n Agrobacterium
tumefaciens. d c t v KHCN theo ngh
a Vit Nam c B Nghiên cứu biểu hiện gen mã hóa
Glycoprotein vỏ (GP5) của vi rút gây bệnh lợn tai xanh trong thuốc lá và đậu
tương”c thc hin t T c vt, Ving ngh
sinh hc, Vit Nam.