Nghiên cứu tính chất hóa lý và một số ứng dụng của protein chiết từ rong đỏ kappaphycus alverazii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---------------o0o---------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ MỘT
SỐ ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN CHIẾT TỪ
RONG ĐỎ KAPPAPHYCUS ALVERAZII

GVHD: TS. Lê Đình Hùng
TS.Nguyễn Văn Duy
SVTH: Trương Minh Tuấn
MSSV: 53131945

Khánh Hòa, tháng 6/2015


i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Đình Hùng (Trưởng
phòng Công nghệ sinh học biển - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha
Trang) và TS. Nguyễn Văn Duy (Phó Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học và Môi
trường – Trường Đại học Nha Trang), những người đã tận tình dìu dắt, hướng dẫn tôi
trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đại học.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng
công nghệ Nha Trang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện khóa
luận.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Phòng
Công nghệ sinh học biển - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang và
Viện Công nghệ sinh học và Môi trường – Trường Đại học Nha Trang đã dạy dỗ, tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã
nhiệt tình động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thiện khóa luận này.
Xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 26 tháng 6 năm 2015
Sinh viên
TRƯƠNG MINH TUẤN


ii

TÓM TẮT
Đã thực hiện các bước tinh sạch và thu được chế phẩm lectin từ rong đỏ
K.alvarezii có hoạt độ tổng 3584 HU, hoạt độ riêng đạt 387,46 HU/mg, nồng độ nhỏ
nhất gây NKHC 0,003 mg/HU, đạt độ tinh sạch gấp 8,6 lần sao với dịch thô ban đầu.
Trên gel polyacrylamide thấy xuất hiện một band có khối lượng phân tử 28 kDa.
Lectin từ rong đỏ K. alvarezii khá bền nhiệt, khoảng nhiệt độ hoạt động khá
rộng từ 20 đến 60oC. Nhiệt độ hoạt động ổn định của lectin (duy trì 100% hoạt tính sau
60 phút phản ứng) là 20 đến 50oC. Hoạt tính NKHC không thay đổi từ vùng pH 3 đến
10.
Lectin từ rong đỏ K.alvarezii kháng lại 5/6 loài vi khuẩn thí nghiệm:
Staphylococcus hominis, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium perfringens, Vibrio
parahaemolyticus và Vibrio harveyi.
Lectin từ rong đỏ K. alvarezii có khả năng kháng lại sâu tơ Plutella xylostella
hại rau và mọt gạo Sitophilus oryzae.

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
TÓM TẮT ...................................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ ........................................................................ vii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3
1.1

. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN .................................................................. 3

1.1.1.

Giới thiệu chung về rong biển .................................................................. 3

1.1.2.

Phân loại rong biển .................................................................................. 4

1.1.3.

Rong đỏ Kappaphycus alvarezii .............................................................. 4

1.2.

TỔNG QUAN VỀ LECTIN ........................................................................... 6

1.2.1.

Lịch sử nghiên cứu lectin ......................................................................... 6

1.2.2.

Sự phân bố của lectin trong sinh giới ....................................................... 9

1.3

. LECTIN TỪ RONG BIỂN ......................................................................... 10

1.3.1.

Tình hình nghiên cứu lectin từ rong biển trong nước và nước ngoài ....... 10

1.3.2.

Cấu tạo của lectin từ rong biển ............................................................... 12

1.3.3.

Một số tính chất lý, hóa và sinh học của lectin từ rong biển.................... 15

1.4.

ỨNG DỤNG CỦA LECTIN TỪ RONG BIỂN ............................................ 17

1.5.

PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN LECTIN ...................................................... 19

1.5.1. Các kĩ thuật chiết xuất lectin...................................................................... 19
1.5.2.

Các kỹ thuật tinh chế lectin .................................................................... 20

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 23
2.1.

ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU ....................... 23

2.2.

VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ............................. 23

2.3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 24

2.3.1.

Xác định hoạt độ lectin bằng phương pháp ngưng kết hồng cầu ............ 24

2.3.2.

Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry (1951)............... 25

iv
2.3.3.

Phương pháp tách chiết lectin từ rong đỏ K. alvarezii............................. 27

2.3.4.

Tinh sạch lectin bằng phương pháp sắc ký lọc gel Sephacryl S- 200 ..... 29

2.3.5.

Kiểm tra độ tinh sạch và xác định khối lượng phân tử lectin bằng phương

pháp điện di SDS-PAGE .................................................................................... 30
2.3.6.

Phương pháp xác định ảnh hưởng của các tác nhân: nhiệt độ, pH đến hoạt

tính NKHC của lectin từ rong đỏ K. alvarezii ...................................................... 32
2.3.7.

Phương pháp khảo sát khả năng kháng khuẩn của lectin từ rong đỏ K.

alvarezii .............................................................................................................. 33
2.3.8.

Bố trí thí nghiệm diệt sâu tơ ................................................................... 34

2.3.9.

Bố trí thí nghiệm xua đuổi mọt gạo ........................................................ 35

2.3.10. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................... 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37
3.1

. KẾT QUẢ TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH LECTIN TỪ RONG ĐỎ

KAPPAPHYCUS ALVERAZII ................................................................................. 37
3.1.1.

Chiết và tinh sạch lectin từ rong đỏ K.alverazii ...................................... 37

Tinh sạch lectin bằng sắc ký lọc gel Sephacryl S-200 ................................... 38
3.1.2.

Kiểm tra độ tinh sạch và xác định trọng lượng phân tử lectin bằng phương

pháp điện di SDS-PAGE ..................................................................................... 39
3.2.

KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA LECTIN.................... 42

3.2.1.

Ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................................................... 42

3.2.2.

Ảnh hưởng của pH ................................................................................. 44

3.3

. ỨNG DỤNG CỦA LECTIN ĐỂ KHÁNG KHUẨN, DIỆT SÂU RAU VÀ

XUA ĐUỔI MỌT GẠO ......................................................................................... 46
3.3.1.

Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của lectin .............................................. 46

3.3.1

Khảo sát hoạt tính diệt sâu của lectin từ rong đỏ K. alvarezii.................. 48

3.3.2

Khảo sát hoạt tính xua đuổi Mọt gạo của lectin từ rong đỏ K. alvarezii .. 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 52
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 59
Phụ lục A. Phụ lục các bảng giá trị ......................................................................... 59
Phụ lục B. Phụ lục các hình .................................................................................... 64


v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

K. alvarezii

Kappaphycus alvarezii

DC

Dịch chiết

EDTA

Axit ethylene diamine tetra acetic

HA

Hemaggllutinin assay (hoạt tính ngưng kết)

HC

Hồng cầu

HĐR

Hoạt độ riêng

HĐTS

Hoạt độ tổng số

HU

Hemaggllutinin unit (đơn vị ngưng kết)

MAC

Minimum agglutination concentration (nồng độ ngưng kết
nhỏ nhất)

NKHC

Ngưng kết hồng cầu

OD

Optical density (mật độ quang)

PBS

Phosphate buffered saline (đệm phosphat chứa NaCl
0,85%)

PL

Phụ lục


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Trình tự sắp xếp các axit amin đầu tận cùng N của các chuỗi α ở một số loài
rong thuộc chi Eucheuma .......................................................................... 14

Bảng 1.2. Nguồn lectin từ rong biển có khả năng diệt côn trùng ................................ 19
Bảng 2.1. Các vi khuẩn dùng trong thí nghiệm khảo sát hoạt độ kháng khuẩn của lectin
từ rong K. alvarezii.................................................................................... 35
Bảng 3.1. Kết quả quá trình thu chiết lectin từ rong K. alvarezii ................................ 38
Bảng 3.2. Trọng lượng phân tử protein từ rong K. alvarezii ....................................... 42
Bảng 3.3. Kết quả thử nghiệm khả năng kháng lại một số loại vi khuẩn gây bệnh của
lectin từ rong K. alvarezii .......................................................................... 47
Bảng PL 1. Giá trị mật độ quang OD tương ứng với nồng độ BSA (µg/mL) .............. 60
Bảng PL 2. Giá trị Rf và lg M của protein trong thang chuẩn ..................................... 60
Bảng PL 3. Hàm lượng protein tổng số ...................................................................... 61
Bảng PL 4. Kết quả đo OD280 và hoạt độ NKHC của các phân đoạn sau khi sắc
lọc gel trên cột Sephacryl S-200 .............................................................. 61
Bảng PL 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ NKHC
của lectin từ rong K. alvarezii .................................................................. 62
Bảng PL 6. Độ bền nhiệt độ của lectin từ rong K.alvarezii ......................................... 62
Bảng PL 7. Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ NKHC của lectin từ rong K. alvarezii .... 63
Bảng PL 8. Kết quả thí nghiệm diệt sâu tơ bằng dịch lectin từ rong K.alvarezii ......... 64


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ

Hình 1.1. Rong đỏ Kappaphycus alvarezzi................................................................... 5
Hình 2.1. Đường chuẩn protein theo phương pháp của Lowry ................................... 27
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ thu nhận và tinh chế lectin
từ rong K. alvarezii ................................................................................... 28
Hình 2.3. Nguyên tắc của sắc ký lọc gel ................................................................... 30
Hình 2.4. Đồ thị tương quan giữa lgM và Rf của protein trong thang chuẩn ............... 33
Hình 2.5. Sâu tơ (Plutella xylostella) ....................................................................... 35

Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm diệt sâu tơ (Plutella xylostella) bằng dịch lectin từ rong
K. alvarezii ................................................................................................ 36
Hình 2.7. Mọt gạo (Sitophilus oryzae) ....................................................................... 36
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm xua đuổi mọt gạo bằng dịch lectin chiết từ rong
K. alvarezii ................................................................................................ 37
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn độ hấp thu (A = 280 nm) và hoạt độ NKHC của các phân
đoạn trong quá trình sắc ký lọc gel Sephacryl S – 200 ............................... 39
Hình 3.2. Kết quả điện di protein lectin từ rong K. alvarezii qua từng bước tinh sạch 41
Hình 3.3 . Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt độ NKHC của lectin
từ rong K. alvarezii .................................................................................. 43
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ bền nhiệt của hoạt độ NKHC của lectin từ
rong K. alvarezii ...................................................................................... 45
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ NKHC của lectin từ rong K.alvarezii ....... 46
Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm khả năng kháng lại một số vi khuẩn gây bệnh của
lectin từ rong K. alvarezii ......................................................................... 48
Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện số lượng sâu chết dưới tác động của lectin từ rong đỏ
K. alvarezii .............................................................................................. 49
Hình 3.8. Kết quả thí nghiệm xua đuổi mọt gạo bằng dịch lectin từ rong
K. alvarezii ............................................................................................... 50
Hình PL 1. Hoạt tính NKHC của dịch thô lectin thu từ rong K.alvarezii ................... 65
Hình PL 2. Hoạt tính NKHC tại một số phân đoạn sau khi chạy sắc ký lọc gel
Sephacryl S – 200 ................................................................................... 65
Hình PL 3. Một số hình ảnh thí nghiệm diệt sâu bằng dịch lectin từ rong


viii
K.alvarezii ............................................................................................ 67
Hình PL 4. Sự thay đổi màu sắc và trạng thái của sâu sau khi ăn phải lectin từ rong
K.alverazii ............................................................................................... 68

1

MỞ ĐẦU
Lectin là những protein hoặc glycoprotein có khả năng làm ngưng kết hồng cầu,
liên kết với carbohydrate mà không gây đáp ứng miễn dịch. Lectin giữ vai trò quan
trọng như là một phân tử nhận dạng trong sự tương tác giữa chất nền với tế bào hoặc tế
bào với tế bào vì chúng có thể phân biệt sự khác nhau trong cấu trúc cũng như khả
năng liên kết với carbohydrate trên bề mặt tế bào. Những đặc tính này làm cho lectin
trở thành một công cụ hữu ích cho các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như: nghiên cứu
miễn dịch học, hóa sinh, sinh học tế bào, xác định và phát hiện nhóm máu, nghiên cứu
tế bào ung thư [62].
Lectin từ rong biển lần đầu tiên được Boyd phát hiện vào năm 1966 và cho đến
nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự phân bố, đặc tính hóa sinh cũng như ứng
dụng của lectin từ rong biển trong nhiều lĩnh vực khác nhau [23,24].
Hầu hết, các lectin từ rong biển có trọng lượng phân tử thấp, tồn tại ở dạng
monomer, không có ái lực với đường đơn nhưng có ái lực với glycoprotein (đặc biệt là
các glycoprotein từ động vật), thuộc nhóm protein rất bền nhiệt và hoạt tính của chúng
không đòi hỏi sự có mặt của các cation hóa trị II [54]. Với những tính chất ưu việt
trên, lectin từ rong biển đang là mục tiêu được quan tâm trong các nghiên cứu cơ bản
cũng như các ứng dụng của chúng trong tương lai.
Mặt khác, Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới,
có chiều dài bờ biển khoảng 3260km, với hơn 1000 loài rong biển đã được tìm thấy.
Trong đó, đã xác định được 151 loài thuộc ngành rong Lục (Chlorophyta), 269 loài
thuộc ngành rong Đỏ (Rhodophyta), 143 loài thuộc ngành rong Nâu (Phaeophyta) và
76 loài thuộc ngành rong Lam (Cyanophyta) [70].Đây là nguồn vật liệu vô cùng phong
phú cung cấp cho việc nghiên cứu, điều chế những hợp chất có hoạt tính sinh học cao
từ rong biển, mà lectin là một trong những đối tượng nghiên cứu được quan tâm hiện
nay.
Kết quả khảo sát sự có mặt của lectin ở hơn 80 loài rong biển thuộc vùng biển

Ninh Thuận và Khánh Hòa từ năm 2009 đến 2013 của TS. Lê Đình Hùng và cộng sự
cho thấy: hơn 90% dịch chiết từ rong được khảo sát cho thấy sự hiện diện lectin.


2
Chúng có khả năng làm ngưng kết với ít nhất một trong các loại hồng cầu được thử
nghiệm. Trong đó, dịch chiết từ các loài rong Đỏ cho hoạt tính ngưng kết hồng cầu
với cả hồng cầu thỏ và hồng cầu cừu [34, 41]. Loài rong đỏ Kappaphycus alvarezii đã
và đang được trồng rất phổ biến ở ven biển tỉnh Khánh Hòa và Ninh Thuận là nguồn
nguyên liệu dồi dào cho nghiên cứu lectin từ rong.
Với những kết quả khảo sát sơ bộ và cơ sở nêu trên, chúng tôi tiến hành thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu tính chất hóa lý và một số ứng dụng của protein chiết từ
rong đỏ Kappaphycus alvarezii”
 Mục tiêu nghiên cứu
Tách chiết và tinh chế lectin từ rong đỏ Kappaphycus alvarezii.
Xác định các tính chất lý, hóa của lectin từ rong đỏ Kappaphycus alvarezii để định
hướng khả năng ứng dụng lectin này trong các lĩnh vực khác nhau.
 Nội dung nghiên cứu
Chiết và tinh chế sơ bộ lectin từ rong đỏ Kappaphycus alvarezii.
-

Chiết và thu dịch lectin thô từ mẫu rong đỏ K.alverazii.

-

Tinh chế lectin bằng phương pháp sắc ký lọc gel Sephacryl S-200.

-

Xác định khối lượng phân tử lectin từ rong đỏ K.alverazii bằng phương pháp điện

di SDS-PAGE.
Xác định tính chất lý hóa của lectin từ rong đỏ K.alverazii.
-

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt độ NKHC của lectin.

-

Ảnh hưởng của pH tới hoạt độ NKHC của lectin.
Khảo sát khả năng ứng dụng của lectin từ rong đỏ K.alverazii.

-

Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn.

-

Khảo sát hoạt tính kháng sâu tơ hại rau.

-

Khảo sát hoạt tính xua đuổi mọt gạo.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 .

TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN

1.1.1. Giới thiệu chung về rong biển
Rong biển là một loài thực vật sinh sống ở biển. Chúng mọc trên các rạn san hô,
vách đá hoặc có thể mọc dưới các tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời
chiếu tới để quang hợp. Sự có mặt của rong biển trong thủy vực không chỉ đóng hai
vai trò quan trọng là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của sinh vật biển mà còn là
nguồn cung cấp thức ăn cho các loài động vật ven biển khác [4].
Rong biển có kích thước và hình dạng rất phong phú, chúng có kích thước từ
hiển vi cho đến hàng chục mét; hình dạng của chúng có thể là hình cầu, hình sợi, hình
phiến lá hay nhiều hình thù rất đặc biệt. Hằng năm, đại dương cung cấp cho con người
khoảng 200 tỷ tấn rong. Hơn 90% lượng cacbon trên Trái Đất được tổng hợp hằng
năm là nhờ quang hợp trong môi trường lỏng, trong đó 20% là từ rong biển [54, 58].
Rong biển rất giàu chất dinh dưỡng. Ngoài thành phần đạm, rong biển còn chứa
rất nhiều khoáng chất, các yếu tố vi lượng và vitamin. Trong đó, nổi bật là iốt yếu tố vi
lượng tối cần thiết cho tuyến giáp, canxi với hàm lượng cao hơn trong sữa, vitamin A
cao gấp 10 lần trong bơ, vitamin B2 gấp 7 lần trong trứng, vitamin C, E cao gấp nhiều
lần trong rau quả. Ngoài ra, các hợp chất protein và polysaccharide từ rong biển còn là
đối tượng nghiên cứu của rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghiệp thực phẩm, y
dược, nông nghiệp và công nghệ sinh học…[4].
Những nghiên cứu khoa học trong thời gian gần đây cũng đã xác nhận, nhiều
loài rong biển có tác dụng phòng chống virus và ung thư [34]. Theo báo Telegraph
dẫn một cuộc nghiên cứu mới đây, các loài rong biển cũng chứa nhiều thành phần hoạt
chất sinh học giúp giảm lượng cholesterol, hạ huyết áp, tăng cường sự ngon miệng và
thậm chí nó còn có khả năng loại bỏ những gốc phân tử tự do là tác nhân chính gây
ung thư. Trong khi đó, kết quả báo cáo được đăng tải trên chuyên san Hiệp hội Nghiên
cứu Ung thư Mỹ vào tháng 3/2011 cho biết, một số hợp chất từ rong biển có thể ngăn
chặn sự tăng trưởng của các tế bào ung thư dẫn đến ung thư hạch bạch huyết.
Ở Việt Nam, việc sử dụng rong biển tuy chưa phổ biến như các nước phát triển
nhưng những tác dụng “thần dược” của chúng đang dần được người ta quan tâm,

nghiên cứu và sử dụng nhiều như một liệu pháp an toàn cho sức khỏe.


4
Ở nước ta có khoảng hơn 1000 loài rong biển, phân bố chủ yếu ở vùng biển các
tỉnh phía Nam và phía Bắc. Với hơn 200 loài được tìm thấy ở cả hai miền Bắc Nam.
Trong đó, có các đối tượng quan trọng là: rong Câu (Gracilaria), rong Mơ
(Sargassum), rong Đông (Hypnea), rong Mứt (Porphyza),

và rong Bún

(Enteromorpha) [33].
1.1.2. Phân loại rong biển
Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh sản mà
rong biển được chia làm 9 ngành sau đây [4]:
1) Ngành rong lục (Chlorophyta)
2) Ngành rong nâu (Phaeophyta)
3) Ngành rong đỏ (Rhodophyta)
4) Ngành rong trần (Englenophyta)
5) Ngành rong giáp (Pyrophyta)
6) Ngành rong khuê (Bacillareonphyta)
7) Ngành rong kim (Chrysophyta)
8) Ngành rong vàng (Xantophyta)
9) Ngành rong lam (Cynophyta)
Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong lục, rong nâu và rong đỏ.
Trong đó, rong đỏ được sử dụng phổ biến nhất với khối lượng lớn để phục vụ con
người. Một số loài có hàm lượng cao về Agar, Carrageenan, Furcuellaran được sử
dụng để chế biến keo rong.
Thành phần hóa học của rong Đỏ luôn thay đổi phụ thuộc vào trạng thái sinh lý,
thời gian sinh trưởng và điều kiện sống như cường độ bức xạ, thành phần hóa học của

môi trường. Trong đó, nước chiếm đến 77 đến 91%, hàm lượng protein của rong Đỏ
Việt Nam dao động trong giới hạn 5 ÷ 22% trọng lượng rong khô [2]. Thành phần chủ
yếu của chất khoáng trong rong Đỏ là Canxi, Kali, Lưu huỳnh và hàng loạt các nguyên
tố khác, chiếm khoảng 20% trọng lượng khô. Ngoài ra, rong Đỏ còn chứa các sắc tố
như: diệp lục tố, sắc tố đỏ, sắc tố vàng, sắc tố xanh lam. Nói chung sắc tố của rong Đỏ
kém bền hơn sắc tố trong rong Nâu [4].
1.1.3. Rong đỏ Kappaphycus alvarezii (Doty)
 Đặc điểm sinh học
 Hệ thống phân loại


5
Theo Yoshida (1998), hệ thống phân loại của
rong Sụn như sau[75]:
Ngành: Rhodophyta
Lớp: Rhodophyceae
Bộ: Gigartinales
Họ: Solieriaceae

Hình 1.1. Rong đỏ Kappaphycus alvarezzi

Chi: Kappaphycus
Loài: K. alvarezii (Doty ex P.C Silva 1996) [68].
 Đặc điểm hình thái
Các tản rong K. alvarezii đều có sụn, thân hình trụ đặc, là loài có nhiều biến
thái, dài khoảng 15 – 40 cm [73]. Có một số nhánh cụt hay nhánh nhỏ, trên bề mặt các
nhánh có các u lồi hay mấu nhỏ. Các nhánh mọc cách không đều. Tản rong màu xanh
lục hay nâu vàng tùy điều kiện sống, giai đoạn sinh trưởng và độ sâu phân bố. Cá thể
có hai dạng hình thái chính là dạng thân bò (phân nhánh mạnh, dạng bụi lớn, nhiều
nhánh nhỏ) và dạng thân thẳng (ít phân nhánh, các nhánh mập và dài). Soi trên kính

giải phẫu một lát cắt ngang thân cho thấy tầng da trong có chứa các tế bào hình tròn
lớn nằm rải rác xen lẫn các tế bào nhỏ có vách ngăn dày.
K. alvarezii là loài rong ưa mặn và độ mặn dưới 30‰ đã ảnh hưởng bất lợi tới
sinh trưởng của rong. K. alvarezii là loài rong trồng phổ biến nhất và phát triển nhanh
nhất của chi rong Kappaphycus, đồng thời cho hàm lượng Carrageenan chất lượng tốt
nhất [61].
 Đặc điểm sinh học:
Theo Luxton (1999), rong sụn Kappaphycus alvarezii trong điều kiện tự nhiên
ở biển thường sống bám vào các vật bám cứng, tồn tại ở 3 dạng cây: cây giao tử đực
(male gametophyte), cây giao tử cái (female gametophyte) và cây bào tử bốn
(tetrasporophyte) đồng nhất về mặt hình dạng và hình thái (nghĩa là không phân biệt
về mặt hình dạng khi chưa hình thành cơ quan sinh sản) [51]. Theo Azanza và Aliaza
(1999), trong tự nhiên rong Sụn sinh sản theo các kiểu sau [13]:
 Sinh sản vô tính bằng đoạn thân, nhánh (từ một đoạn thân, nhánh dù là ở dạng cây
giao tử đực, giao tử cái hay cây bào tử bị đứt gãy hay tách ra có thể sinh trưởng và
phát triển thành một cây mới).
 Sinh sản dinh dưỡng (vegetative reproduction).


6
 Sinh sản vô tính bằng bào tử (ở cây bào tử bốn)
 Sinh sản hữu tính bằng sự kết hợp giữa tinh tử của cây giao tử đực với trứng của
cây giao tử cái qua quá trình kết hợp, phát triển phóng thích, bám, sinh trưởng để trở
thành các cây bào tử mới, từ cây bào tử qua quá trình sinh sản bằng bào tử sẽ cho ra
các cây giao tử đực và giao tử cái.
Các hình thức sinh sản này luân phiên xảy ra trong điều kiện tự nhiên và các
dạng cây khác nhau của rong Sụn cùng đồng thời tồn tại và phát triển [27].
Cho đến nay việc trồng rong Sụn vẫn mới chỉ dựa vào hình thức sinh sản dinh
dưỡng ở điều kiện không bám của cây rong Sụn [53, 55]. Giống rong Sụn để trồng là
các đoạn thân trong nhánh của cây rong Sụn, được cố định bằng cách buộc, treo vào

các hệ thống trồng bằng dây hay giàn. Vì vậy trong nuôi trồng cây rong Sụn, về bản
chất có thể là cây giao tử đực, giao tử cái hay cây bào tử bốn nhưng không còn điều
kiện và khả năng thực hiện quá trình sinh sản hữu tính mà chỉ sinh trưởng và phát triển
theo hình thức sinh sản dinh dưỡng từ chồi mầm để thành cây mới[60].
 Ứng dụng của rong Sụn
Hàng năm các nước trên thế giới đã cung cấp lượng nguyên liệu rong này
khoảng 100000 tấn rong khô. Trong số lượng rong trên, một số ít đã được dùng để làm
thực phẩm, còn phần lớn là dùng trong công nghiệp chế biến Kappa – Carrageenan
trên toàn thế giới. Và hàng năm các nước trên thế giới đã sản xuất khoảng 20000 tấn
Kappa – Carrageenan từ nguồn nguyên liệu rong này [59].
Theo Lindsey (1999), Kappa – Carrageenan là nguồn nguyên liệu trong các
ngành công nghiệp [48]:
 Công nghiệp thực phẩm: kem, sữa, đồ hộp, thịt, nước chấm, mứt, bánh kẹo…
 Công nghiệp mỹ phẩm: các loại xà phòng, các loại kem mỹ phẩm, dịch thơm…
 Công nghiệp nhẹ: giấy, da, in, sơn, nhuộm…
 Công nghệ sinh học: cố định enzyme và nấm men trong quá trình sinh học, nuôi
cấy mô thực vật và nuôi cấy vi sinh…
Vì Carrageenan từ lâu đã được xem như chất tạo đông keo và kết dính nên nó
rất phổ biến trong việc sản xuất các mặt hàng nói trên. So với Agar và Alginat, nhu
cầu về Carrageenan trên thế giới ngày càng rộng và lớn hơn [53].
1.2.

TỔNG QUAN VỀ LECTIN

1.2.1. Lịch sử nghiên cứu lectin


7
Cho đến những năm cuối thế kỷ 19, đã bắt đầu có sự tích lũy những bằng chứng
đầu tiên về sự hiện diện của một loại protein có khả năng ngưng kết hồng cầu. Tuy

nhiên, hầu hết các nghiên cứu lúc bấy giờ chủ yếu chỉ tập trung vào việc làm sáng tỏ
nguyên lý gây độc của các loại hạt có chứa thành phần gây độc này nhằm sử dụng cho
các mục đích y tế. Năm 1884, Warden và Waddel đã giải thích nguyên lý gây độc của
các hạt Aprus precatorius, cho đến năm 1887 thì Dixson đã xác định được một dịch
lỏng có độc tố, được tách chiết từ hạt thầu dầu Ricinus precatorius là một protein.
Những protein như vậy, được đề cập dưới tên gọi là hemagglutinin hay agglutinin thực
vật, vì ban đầu chúng được tìm thấy ở mẫu chiết từ thực vật. Tuy nhiên, tất cả các nhà
khoa học sau này đều cho rằng những mô tả đầu tiên và đầy đủ nhất về hemagglutinin
là từ luận văn tiến sĩ của Peter Hermann Stillmark thực hiện tại trường đại học Dorpat
(nay là trường đại học Tartu, Estonia) vào năm 1888. Chất hemagglutinin được
Stillmark tách chiết từ hạt của cây thầu dầu Ricinus communis và được đặt tên là ricin,
một độc tố mà sau đó được xác định là có bản chất protein [36].
Kể từ đó, có thể chia quá trình nghiên cứu lectin thành 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn đầu, từ cuối thế kỷ XIX đến nữa đầu thế kỷ XX: đây là giai đoạn mang
tính điều tra cơ bản về lectin trong sinh giới. Ngoài công trình nghiên cứu của
Stillmark vào năm 1888 thì cũng tại trường đại học Tartu, Hellin cũng đã tách được
một độc tố khác có nguồn gốc từ thực vật, đó là dịch chiết từ hạt của cây Abrus
precatororius, nó có khả năng làm ngưng kết tế bào hồng cầu người và được đặt tên là
abrin. Trong suốt những năm sau đó, các hợp chất có tính chất đặc biệt làm ngưng kết
tế bào hồng cầu người và một số loài động vật được phát hiện ngày một nhiều trong
giới sinh vật từ virus đến con người.
- Tiếp đến, trong những năm 1950 đến năm 1970: năm 1954, Boyd và Shapleigh đã
sử dụng thuật ngữ “Lectin” (thuật ngữ “Lectin” bắt nguồn từ chữ “Lectus”, dạng quá
khứ của động từ “Legre” trong tiếng Latin có nghĩa là “Lựa chọn”) để chỉ nhóm các
“chất ngưng kết” thực vật có khả năng ngưng kết đặc hiệu nhóm máu [17], đây có thể
được coi là khái niệm đầu tiên về lectin.
Trong hai thập kỷ này, bên cạnh các công trình mang tính điều tra về sự hiện
diện của lectin trong sinh giới, phần lớn các nhà khoa học đã tập trung vào việc tinh
chế lectin để nghiên cứu cấu trúc và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hoạt

8
tính của lectin, trên cơ sở đó tìm cách sử dụng lectin nhằm phục vụ cho đời sống con
người.
- Từ năm 1970 đến nay: Giai đoạn này, tiến độ nghiên cứu lectin được đẩy nhanh.
Nhiều kết quả thú vị đã được công bố như việc tìm thấy lectin ở nấm nhầy và ở cơ thể
người.
Năm 1980, Goldstein và các cộng sự đưa ra định nghĩa “Lectin là những protein
hoặc glycoprotein có khả năng gây ngưng kết tế bào hồng cầu” [26]. Khái niệm này
đồng nhất với định nghĩa về lectin mà Houston và Dooley đã đưa ra năm 1982:
“Lectin là protein tương tác đặc hiệu đường, đặc tính cơ bản của nó là khả năng gây
ngưng kết tế bào hồng cầu” [28].
Năm 1995, Peuman và Van Dame đã đưa ra một số khái niệm mới về cấu trúc
liên quan đến chức năng của lectin: “Lectin là protein mà cấu trúc phân tử có chứa ít
nhất một vị trí liên kết đặc hiệu đường” [62]. Dựa vào cấu trúc phân tử và biểu hiện
hoạt tính sinh học, Peuman và cộng sự đã phân chia lectin thành 3 loại:
 Merolectin có khối lượng phân tử tương đối nhỏ và chỉ có một trung tâm liên kết
đường, do đó không có hoạt tính ngưng kết tế bào và không gây kết tủa các hợp chất
liên kết đường. Thuộc về loại này là một số protein của các cây họ Lan (Orchidaceae).
 Hololectin có chứa ít nhất hai trung tâm liên kết với đường, do đó có khả năng gây
ngưng kết tế bào và gây tủa, do tương tác với nhiều loại hợp chất cộng hợp đường. Đó
chính là các lectin quen thuộc đã được nghiên cứu nhiều nhất và dễ được phát hiện bởi
vì khả năng gây ngưng kết tế bào của chúng và thường được gọi là hemmagglutinin.
 Chimerolectin là những phân tử, trong đó có ít nhất một vị trí liên kết với đường và
có một vùng chức năng sinh học khác (có thể là chức năng xúc tác sinh học). Thuộc về
loại này là protein kìm hãm riboxom typ 2 (RIP, Type 2) có trong hạt thầu dầu
(Ricinus communis L.,) hoặc hạt cây cam thảo dây (Abrus precatorius L.).
Song song với các hướng nghiên cứu ứng dụng, các nhà khoa học vẫn đi sâu
vào tìm hiểu cấu trúc cũng như tính chất của các lectin, để sử dụng chúng một cách
thiết thực và có hiệu quả hơn. Hiện nay các nhà khoa học đã hiểu biết khá nhiều về bản

chất của lectin. Khoa học hiện đại đã đưa ra một định nghĩa mới nhất về lectin như
sau: “Lectin là một loại protein không gây đáp ứng miễn dịch có khả năng liên kết
thuận nghịch, phi hóa trị với carbohydrate mà không làm thay đổi cấu trúc của
carbohydrate được liên kết. Lectin gắn kết với những tế bào có glycoprotein hoặc


9
glycolipid bề mặt. Sự hiện diện của hai hay nhiều vị trí gắn kết đối với mỗi phân tử
lectin cho phép nó gắn kết nhiều loại tế bào và phản ứng gắn kết với hồng cầu được sử
dụng rất rộng rãi để kiểm tra sự hiện diện của lectin trong dịch chiết từ các sinh vật
khác nhau”(www.thuvienkhoahoc.com.vn).
1.2.2. Sự phân bố của lectin trong sinh giới
 Sự phân bố lectin trong giới thực vật
Lectin được phân bố rất rộng rãi ở thực vật và được định khu khá rộng trong
các cơ quan như thân, lá và hạt. Tác giả Allen và Brillantine (1969), đã tiến hành điều
tra ở 2663 loài thực vật và kết quả cho thấy có 800 loài chứa lectin, trong đó các cây
họ Đậu (Fabaceae) chiếm trên 600 loài [11]. Ngoài các cây họ Đậu có số lượng loài
lớn nhất có chứa lectin, một số thực vật khác như họ Lan (Orchidaceae), họ Trinh nữ
(Mimosaceae), họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) và họ Hòa thảo (Poceae) cũng có chứa
lectin.
Ở Việt Nam, một số tác giả đã tiến hành điều tra sơ bộ các loại đậu đang được
trồng phổ biến, kết quả cho thấy có tới 60% các loài có chứa lectin [7]. Lectin từ họ
Dâu tằm (Moraceae), Mít và một số loài khác như Chay (Artocarpus tonkinensis),
Sakê chi Artocarpus (Artocarpus incia) đều chứa lectin có hoạt tính NKHC rất cao [3].
Không chỉ ở thực vật bậc cao, các nghiên cứu cũng cho thấy sự có mặt của lectin ở
nhiều loài của thực vật bậc thấp như ở một số loài Nấm (Fungi), Địa y (Lichenes) và
Rong (Algae). Báo cáo đầu tiên về lectin từ rong biển là của Boyd và cộng sự vào năm
1966 tại vùng biển Puerto Rico của Mỹ [17], từ đó đến nay đã có hàng loạt các báo cáo
về sự có mặt của lectin trong rong biển ở nhiều quốc gia khác nhau như: Anh, Nhật,
Brazil, Hàn Quốc, Việt Nam…

Mặc dù còn rất nhiều loài thực vật chưa được nghiên cứu nhưng các dẫn liệu
khoa học trên đây cũng đã chứng tỏ rằng lectin là protein khá phổ biến trong giới thực
vật .
 Sự phân bố lectin trong giới động vật
Lectin có nguồn gốc từ động vật cũng được phát hiện khá sớm. Lectin trong
giới động vật được phát hiện đầu tiên từ một loài sam biển Châu Mỹ (Limulus
polyphemus). Sau đó, một số loài động vật thuộc lớp Giáp xác và các loài động vật
thuộc ngành Ruột khoang cũng đã được tiến hành điều tra. Ở Việt Nam, khi khảo sát


10
30 loài thuộc ngành Ruột khoang ở vùng biển Nha Trang-Khánh Hòa xuất hiện 10 loài
có chứa lectin [9].
Trong khi đó ở một số loài động vật có xương sống, lectin cũng đã được điều
tra cơ bản. Một số loài thuộc lớp Cá xương (Osteichthye), lớp Lưỡng cư (Amphibia),
lớp Bò sát (Reptila), lớp Chim (Aves) và lớp Thú (Mammalia) cũng có chứa lectin.
Ngoài ra, còn có một số dạng lectin khác từ huyết tương cá chình (Anguilla rastiata)
hay trứng cá vược (Perca piuviatitis)…. Một kết quả nghiên cứu khá thú vị, là ở mô
người như mô cơ và các cơ quan của cơ thể người như tim, phổi và các tế bào của hệ
miễn dịch cũng chứa lectin. Như vậy, có khá nhiều loài động vật có chứa lectin. Đó
cũng là bằng chứng về tính phổ biến của lectin trong sinh giới [14].
 Lectin có nguồn gốc vi sinh vật
Lectin đầu tiên từ vi sinh vật được phát hiện là vào năm 1942, khi Hirst và cộng
sự đã tìm thấy virus có chứa chất làm ngưng kết tế bào hồng cầu gà [9].
Trên đối tượng là vi khuẩn E. coli, Ofek (1987) đã cho biết: trên bề mặt của tế
bào vi khuẩn này có chứa chất có khả năng gây ngưng kết tế bào. Hoạt tính này mất đi
khi có mặt một số loại đường như galactoza và dẫn xuất amin của nó. Đó chính là
lectin bề mặt màng tế bào vi khuẩn. Dạng lectin này cũng đã được phát hiện ở một số
loài vi khuẩn khác như Houssto năm 1983 hay của Smit và cộng sự năm 1984 [57].
 Sự định khu của lectin trong tế bào và cơ thể sinh vật

Nghiên cứu sự xuất hiện của lectin đã cho thấy, trong một cơ thể, lectin có thể
có ở bộ phận, cơ quan này nhưng lại không có ở bộ phận, cơ quan khác. Hàm lượng
lectin cũng biến đổi trong quá trình sinh trưởng của sinh vật.
Với các cơ thể ở thực vật, sự định khu của lectin khá rộng: ở lá, hoa, thân và
đặc biệt là hạt, hầu hết các loài thực vật hạt kín, hạt thường chứa nhiều lectin nhất.
Trong cơ thể động vật, lectin có trong huyết thanh ở một số mô và cơ quan đặc
biệt là mô cơ. Ngoài ra, còn có ở giao tử hoặc tế bào trứng.
Ở mức độ tế bào, sự định khu của lectin cũng đã được phát hiện. Một số công
trình đã khẳng định lectin có trong nguyên sinh chất và một số bào quan của tế bào.
Gần đây cũng đã chứng minh sự tồn tại của lectin ở trong nhân tế bào ở một số loài bò
sát và động vật có vú [9].
1.3 .

LECTIN TỪ RONG BIỂN

1.3.1. Tình hình nghiên cứu lectin từ rong biển trong nước và nước ngoài


11
 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Công trình khoa học đầu tiên về lectin từ rong biển là của Boyd và cộng sự vào
năm 1966, ông đã phát hiện rong biển cũng có khả năng gây ngưng kết tế bào hồng
cầu ở người [17]. Kể từ đó có rất nhiều công trình công bố sự có mặt của lectin trong
rong biển:
Năm 1988, Hori đã khảo sát hoạt tính ngưng kết hồng cầu của 31 loài rong biển
trên hồng cầu người và động vật. Từ kết quả nghiên cứu đạt được ông đã cho rằng hoạt
tính ngưng kết hồng cầu đóng một vai trò quan trọng trong chức năng sinh lý của tế
bào rong biển. Và hoạt tính này có thể tồn tại ở nhiều loài rong biển khác nhau [30].
- Tại Tây Ban Nha, Fábregas được xem là một trong những người tiên phong trong
việc nghiên cứu lectin từ rong biển. Từ năm 1985 đến năm 1992, ông và cộng sự đã

khảo sát sự có mặt của lectin ở hơn 90 loài rong biển thuộc 3 dòng rong: rong đỏ, rong
nâu và rong xanh. Trong đó, hoạt tính ngưng kết hồng cầu từ rong đỏ là phổ biến nhất
[23, 33].
- Những năm gần đây, nghiên cứu về lectin từ rong biển đang được khảo sát ở nhiều
địa điểm khác nhau trên thế giới với quy mô ngày càng lớn hơn: từ Nam Mỹ, Châu
Âu, Châu Á cho đến các vùng Nam cực. Hơn thế nữa, không chỉ dừng lại ở việc khảo
sát sự có mặt của lectin trong rong biển mà những tính chất cơ bản của nó cũng đã
được chú tâm đến [17, 29].
- Tuy nhiên, cho đến nay số lượng lectin được tinh sạch cũng như khảo sát đặc tính
hóa sinh vẫn còn rất khiêm tốn, đặc biệt là khi so sánh với lectin từ thực vật bậc cao .
Hầu hết trong số đó là các lectin từ rong biển mà chủ yếu là ở một số dòng rong đỏ
như: Bryothamnion seaforthii, B. triquetrum; Solieria filiformis [22]; Pterocladiella
capillacea [69] ….Trong số đó, có một vài lectin từ dòng rong đỏ đã được làm sáng tỏ
về cấu trúc bậc 1 như: H. japonica và Vidalia obtusiloba [22].
Trong khi đó, mặc dù chức năng sinh học của lectin vẫn chưa được làm rõ,
nhưng các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng lectin từ rong biển có khả năng điều
chỉnh hệ miễn dịch, kháng u, kháng ung thư…Đặc biệt, hàng loạt lectin có khả năng
liên kết với glycoprotein N-glycan dạng high manose như: lectin ESA_2 của rong đỏ
Eucheuma serra , lectin từ rong đỏ Griffithsia sp. [34] hay lectin KAA_2 của rong đỏ
Kappaphycus alvarezii [65]…có khả năng gắn kết với bề mặt của các tế bào có


12
glycoprotein dạng high manose đặc biệt là trên lớp vỏ của virus HIV, HBV và một số
loài virus gây bệnh khác [33].
Những kết quả đạt được cho thấy rằng, lectin từ rong biển mà đặc biệt là rong
đỏ là nguồn nguyên liệu hữu ích để sử dụng trong các nghiên cứu hóa sinh và y sinh
trong giai đoạn sắp tới.
 Tình hình nghiên cứu trong nước
Khác với lectin từ thực vật cao, cho đến nay, việc nghiên cứu lectin từ rong

biển ở Việt Nam vẫn còn rất hạn chế, chỉ có một số nghiên cứu của Viện nghiên cứu
và ứng dụng công nghệ Nha Trang. Từ năm 2008 cho đến nay, các công trình nghiên
cứu tại đây đã khảo sát được hơn 80 loài rong biển khác nhau, thuộc 3 dòng: rong đỏ,
rong nâu và rong xanh. Kết quả cho thấy, hầu hết các loài rong biển đều có khả năng
gây ngưng kết với ít nhất một loại hồng cầu từ động vật như thỏ, cừu, gà, ngựa và 3
nhóm máu A, B, O của người. Một số tính chất hóa sinh như liên kết carbohydrate,
khoảng pH hoạt động, nhiệt độ hay khả năng ứng dụng của các lectin này cũng đang
được nghiên cứu [33, 34,10].
1.3.2. Cấu tạo của lectin từ rong biển
 Khối lượng phân tử của lectin từ rong biển
Bằng các phương pháp xác định khối lượng phân tử như: phương pháp điện di
trên gel polyacrylamide, phương pháp siêu ly tâm và phương pháp quang phổ khối ion
hóa phun điện tử (electron spray ionization-mass spectrometry) khối lượng phân tử của
khá nhiều dạng lectin đã được xác định. Kết luận có thể dẫn ra ở đây là khối lượng
phân tử của lectin từ rong biển cũng có sự dao động khá lớn và lectin có nguồn gốc
khác nhau thì khối lượng có thể giống nhau hoặc khác nhau.
Lectin có nguồn gốc từ rong biển có khối lượng phân tử bé nhất là lectin của
Hypnea japonica thuộc dòng rong Đỏ, khoảng 4,2 kDa. Trong khi đó lectin có khối
lượng phân tử lớn nhất cũng thuộc dòng rong Đỏ, Ptilota plumose, gồm một chuỗi
polypeptide khoảng 170 kDa [35].
Năm 1991, Rogers đã tinh chế lectin từ rong xanh Codium fragile và đã xác
định khối lượng phân tử của nó là 60 kDa, bao gồm 4 chuỗi polypeptide có cùng khối
lượng là 15 kDa cấu tạo nên [63]. Dạng lectin này có điểm đẳng điện trong khoảng từ
3,8 đến 3,9. Bằng phương pháp điện di SDS-PAGE, Jong Won Han và các cộng sự


13
(2011) đã xác định khối lượng phân tử của Bryopsis plumosa là 11,5 kDa, lectin này ở
dạng đơn phân [35].
Cho đến nay, có khá nhiều nghiên cứu công bố về khối lượng phân tử của lectin

và đã cho thấy mức độ biến đổi khá mạnh của chúng. Tuy nhiên, so với khối lượng
phân tử của lectin từ thực vật bậc cao như lectin từ hạt đậu rựa (Canavalia ensiformis
L.,) là 108 kDa hay lectin từ động vật như sam biển Việt Nam (Tachpleus tridentatus)
có khối lượng phân tử lên đến trên 700 kDa thì khối lượng phân tử của lectin từ rong
biển lại khá thấp, phần lớn trong chúng dao động tập trung trong khoảng từ 15 đến 45
kDa. Các nhà khoa học cho rằng chưa thể tìm thấy được mối liên hệ nào giữa khối
lượng phân tử lectin và hoạt tính của chính nó. Khối lượng phân tử của lectin không
mang tính đặc trưng cho loài hay cá thể và cũng không phụ thuộc vào mức độ tiến hóa
của loài hay cá thể đó [9].
 Cấu tạo phân tử lectin từ rong biển
Cũng giống như lectin từ thực vật bậc cao hay động vật, khi nghiên cứu trình tự
axit amin trong phân tử lectin từ rong biển các nhà khoa học đã nhận thấy: trình tự axit
amin trong phân tử lectin phản ánh mối quan hệ trong quá trình tiến hóa. Khi nghiên
cứu cấu trúc bậc nhất chuỗi α của lectin ở 3 loài rong cùng chi Eucheuma là E. serra,
E. amakusaensis và E. cottonii, Kawakubo và cộng sự đã cho biết: trình tự của 20 axit
amin đầu N của có tỷ lệ tương đồng rất cao, thành phần gốc axit amin chủ yếu giàu các
gốc Glx, Asx, Gly và Ser [37, 38].
Bảng 1.1. Trình tự sắp xếp các axit amin đầu tận cùng N của các chuỗi α ở một số loài
rong thuộc chi Eucheuma

Trọng lượng

Trình tự sắp xếp

(kDa)

(20 axit amin đầu N)

ESA-1

29

GRYTVQNQWGGSSAPWNDAG

ESA-2

29

GRYTVQNQWGGSSAPWNDAG

EAA-1

29

GRYTVQNQWGGSSAPWNDAG

EAA-2

29

GRYTVKNQWGGSSAPWNDAG

EAA-3

29

GRYTVKNQWGGSSAPWNDAG

ECA-1

29

GRYTVQNQWGGSSAPWNDAG

ECA-2

29

GRYTVQNQWGGSSAPWNDAG

Loài

E. serra

E. amakusaensis

E. cottonii


14
Có khá nhiều công trình đã chỉ ra rằng hầu hết các dạng lectin từ rong biển
được cấu tạo từ một mạch polypeptide. Chỉ một số ít lectin có cấu tạo từ hai mạch
polypeptide trở lên, mỗi mạch polypeptide tạo thành một tiểu đơn vị, các tiểu đơn vị
này có khối lượng phân tử giống nhau hoặc khác nhau. Ví dụ như lectin từ rong đỏ
Vidalia obtusiloba có cấu trúc dimer, trọng lượng của 2 chuỗi polypeptide lần lượt là
59,6 và 15,2 Da [22], trong khi đó lectin từ rong xanh Codium fragile lại có cấu tạo
tetramer với khối lượng mỗi đơn phân đều là 15000 Da [63].
Vào năm 2000, khi Hori và cộng sự nghiên cứu cấu trúc bậc nhất của 2 đồng
phân lectin hypnin A-1 và hypnin A-2 từ rong đỏ Hypnea japonica cho thấy: chúng có
cấu tạo đơn phân chỉ do một chuỗi polypeptide gồm 90 gốc axit amin tạo thành; trong

đó, có 4 gốc cystines tạo thành 2 cầu nối disulfide: cys5-cys62 và cys12-cys89; 3 loại axit
amin là serine, glycine và proline chiếm đến 43% số gốc axit amin có trong chuỗi
polypeptide; trình tự axit amin của 2 lectin này chỉ khác nhau ở 3 vị trí: 19, 31 và 52,
sự khác nhau của các gốc axit amin này không ảnh hưởng đến sự giống nhau về hoạt
tính ngưng kết hồng cầu cũng như khả năng liên kết với một số glycoprotein của 2 loại
lectin này. Mặt khác, ngoài glycoprotein, hoạt tính ngưng kết hồng cầu của chúng còn
bị ức chế bởi protein phospholipase A-2, điều này cho phép chúng ta nhận định rằng
lectin hypnins không chỉ chứa vị trí liên kết với carbohydrate mà còn chứa vị trí liên
kết với protein. Với trọng lượng phân tử chỉ xấp xỉ 9,1 kDa cùng với 2 cầu nối
disulfide, đây được xem là 2 yếu tố chính làm tăng khả năng chịu nhiệt của 2 lectin
này. Không những vậy, khi alkyl hóa hoặc cắt đứt cầu disulfide, Hori cũng nhận thấy
hoạt tính ngưng kết hồng cầu của chúng cũng bị mất đi, từ đây có thể đưa ra giả định
rằng trung tâm hoạt động của 2 lectin này có chứa cầu nối disulfide [22].
Bất kỳ một dạng lectin nào dù có cấu trúc bậc I hoặc cấu trúc không gian phức
tạp đều chứa trung tâm hoạt động. Đó là trung tâm liên kết carbohydrate. Chính trung
tâm này quyết định hoạt tính của lectin. Nếu như ở enzyme, trung tâm hoạt động của
chúng là các gốc axit amin hoặc phần phi protein thì ở hầu hết các lectin trung tâm
hoạt động của chúng là do một số gốc axit amin như tyrozine, xerine, treonine,
tryptophan… có khả năng liên kết mạnh với các gốc đường tạo nên. Các dạng lectin
khác nhau thì có thành phần axit amin trong trung tâm hoạt động là khác nhau. Cho
đến nay, vấn đề về trung tâm hoạt động của lectin vẫn còn rất phức tạp [18, 29].


15
Về cơ chế hoạt động của lectin từ rong biển nói riêng đến sinh vật tự nhiên nói
chung, các nhà khoa học đều thống nhất như sau: “Các trung tâm hoạt động của các
phân tử lectin đều có khả năng liên kết các gốc đường trong các thụ thể tiếp nhận
(receptor) trên bề mặt màng tế bào. Các liên kết sẽ được hình thành giữa các receptor
trên bề mặt màng tế bào với các trung tâm hoạt động của lectin. Nhờ các liên kết này
mà lectin đã kết dính các tế bào, tạo nên hiện tượng ngưng kết tế bào. Các dạng lectin

khác nhau, khả năng liên kết với các receptor trên bề mặt tế bào cũng khác nhau.
Giống như enzyme, trung tâm hoạt động của lectin chỉ hoạt động khi nó nằm trong
một chỉnh thể thống nhất, hoàn chỉnh của cấu trúc phân tử. Bất kỳ một tác nhân nào
phá vỡ cấu trúc phân tử lectin cũng đều làm giảm hoặc mất khả năng hoạt động của
trung tâm này. Chính vì vậy, hoạt độ của lectin phụ thuộc chặt chẽ vào một số tác nhân
lý hóa của môi trường” [9].
1.3.3. Một số tính chất lý, hóa và sinh học của lectin từ rong biển
 Tính tan và kết tủa
Cũng giống như lectin từ thực vật bậc cao hay động vật, lectin từ rong biển hòa
tan được trong nước nhưng chúng dễ tan hơn trong các dung dịch muối loãng. Lectin
có bản chất là protein nên chúng dễ bị kết tủa bởi một số tác nhân lý hóa của môi
trường như: tác dụng của ethanol, acetone, của một số muối trung tính ở nồng độ cao
đặc biệt là ammonium sunphate.
 Sự tương tác của lectin từ rong biển với các loại đường và dẫn xuất của nó
Qua các thí nghiệm về khả năng liên kết với các loại đường ở lectin được tách
chiết từ rong biển, người ta nhận thấy lectin từ rong biển ít liên kết với các loại đường
đơn hay đường đa như ở thực vật bậc cao hay động vật mà ngược lại nó liên kết với
các glycoprotein dạng N-glycan hay O-glycan như: porcine stomach mucin,
lactotransferrin, asialofetuin…[43, 69].
Phương pháp xác định sự tương tác giữa đường và lectin đang được sử dụng hiện
nay là xác định hoạt độ ngưng kết hồng cầu của lectin khi có mặt một loại đường hoặc
glycoprotein nào đó. Trường hợp hoạt độ lectin giảm hoặc mất hoàn toàn chứng tỏ
đường hoặc glycoprotein đã kìm hãm hoạt tính của lectin. Ngược lại, hoạt độ lectin
vẫn ổn định chứng tỏ đường hoặc glycoprotein không ức chế.
Có thể nói rằng cơ chế của sự tương tác với đường hoặc glycoprotein của lectin
vẫn còn khá phức tạp. Mặc dù vậy, đặc tính này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong


16
các nghiên cứu về lectin. Với các lectin tương tác đặc hiệu với một loại glycoprotein

nào đó thì có thể sử dụng lectin này để nghiên cứu sâu cấu trúc màng tế bào có mặt
glycoprotein đó [33]. Một số nhà khoa học cũng đã sử dụng lectin tương tác đặc hiệu
với glycoprotein để xác định kháng nguyên trên bề mặt màng tế bào hồng cầu. Gần
đây, dựa vào các loại đường ức chế đặc hiệu hoạt độ lectin mà người ta đã sử dụng
chúng để tinh chế nhiều loại lectin bằng sắc ký ái lực và hơn nữa người ta cũng sử
dụng cột ái lực lectin để tinh chế và nghiên cứu nhiều loại glycoprotein có chức năng
sinh học.
 Khả năng gây ngưng kết tế bào
Loại tế bào dễ bị lectin làm ngưng kết là các tế bào hồng cầu của động vật và
người. Đây là dấu hiệu đặc trưng nhất để nhận biết lectin. Số lượng lectin có khả năng
ngưng kết hồng cầu chỉ duy nhất của một nhóm máu là rất ít vì chúng đồng thời có thể
gây ngưng kết với nhiều loại hồng cầu như: thỏ, cừu, gà, dê hay ngựa…. Theo tác giả
Allen và Billantine, trong hơn 800 dạng lectin được nghiên cứu thì chỉ có 90 loài chứa
lectin đặc hiệu nhóm máu, 711 loài chứa lectin không đặc hiệu nhóm máu. Lectin từ
rong biển Ptilota plumosa ngưng kết đặc hiệu với nhóm máu B, trong khi lectin từ
rong Codium fragile chỉ ngưng kết hồng cầu máu A đã xử lý papain mà không thể
ngưng kết với các nhóm máu khác của người như O, B hay AB [63]. Các lectin đặc
hiệu nhóm máu này có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng.
Theo Sharon (1989), lectin không những gây ngưng kết tế bào hồng cầu người
và động vật mà còn có khả năng gây ngưng kết tế bào của vi sinh vật và một số dạng
tế bào khác như: tế bào giao tử, tế bào khối u, tế bào ung thư hay các tế bào
phôi…[67].
 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến hoạt độ của lectin
 Ảnh hưởng của pH
Các nghiên cứu về điểm đẳng điện của lectin cho thấy: Tại điểm đẳng điện
(pHi) hoạt độ lectin là bé nhất. Tại đó, lectin dễ bị kết tủa. pH ngoài điểm đẳng điện,
lectin ở trạng thái phân ly tích điện, dễ hòa tan và có hoạt độ. Mỗi dạng lectin thường
có pH thích hợp với hoạt độ của nó, đó là giá trị pH mà ở đó hoạt độ lectin mạnh nhất
hoặc duy trì ở trạng thái ổn định. Ở pH vùng axit và kiềm mạnh, hoạt độ lectin giảm
hoặc mất hoàn toàn. So với lectin từ thực vật bậc cao hay động vật, lectin từ rong biển

có khoảng pH thích hợp rất rộng, hầu hết từ pH từ 5 đến 9, đặc biệt có một số loại rong