Di truyền vi sinh vật

Tuy còn nhiều tranh cãi về độ an toàn của
GMO …

chúng vẫn được phát triển mạnh mẽ bởi có
nhiều tiềm năng to lớn.


GMO có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Cây trồng, vật nuôi biến đổi gen cung cấp lượng sinh khối lớn hơn, bắt kịp nhu cầu của thế giới khi dân số
ngày một tăng lên

Cầy trồng biến đổi gen tránh được sâu bệnh mà không phải dùng tới thuốc trừ sâu, giúp bảo vệ môi trường

Vi sinh vật biến đổi gen giúp xử lý chất thải, chất độc, cải thiện ô nhiễm môi trường.

Vi sinh vật biến đổi gen giúp sản xuất nhiều chế phẩm sinh học theo quy mô công nghiệp, giảm giá thành
sản phẩm.





Phương thức
tạo GMMs


Đoạn
Đoạn gen
gen đích

đích

Cách
Cách chuyển
chuyển gen
gen

Kết
Kết quả
quả mong
mong muốn
muốn

Tế bào
bào vật
vật chủ
chủ
Tế

Ứng dụng
dụng của
của vi
vi sinh
sinh vật
vật biến
biến đổi
đổi gen
gen được
được tao
tao

Ứng
ra
ra


Để cải biến “đoạn gen đích” nhiều phương pháp đã
được ứng dụng


Phá hủy gen không mong muốn


Trao đổi chéo => plasmid tích hợp vào NST vật chủ
2 copy không hoàn chỉnh của gene bị chia cắt bởi vector

Không ổn định
Đoạn trình tự đặc biệt của plasmid có thể rời khỏi NST dưới
dạng loops sau lần tái tổ hợp thứ 2 và làm gene khôi phục như
bình thường


Để bất hoạt ổn định
Plasmid tráo đổi với gene (gene replacement plasmid) mang 2 marker chọn lọc và qua quá trình TĐC kép (double crossover
recombination )


Dịch mã

Nên làm trên các gen hoạt động sơ cấp, không ảnh

Có thể làm trên nhiều
gen 1 lúc

Nhanh chóng

hưởng mạnh đến VSV


Tăng cường biểu hiện
gen mong muốn


Tăng bản sao trên vector plasmid:

Kém ổn định (mất plasmid, phân chia không đều,…)

Giải phóng, trao đổi ngang gene kháng kháng sinh

Tạo protein không tan => kém hiệu quả

Chèn
Chèn gen
gen đích
đích vào
vào NST
NST vật
vật chủ
chủ

Tăng hoạt tính protein bằng đột biến




Đột biến trực tiếp

DNA shuffling

Cần biết các đặc điểm của protein
+ Trung tâm hoạt động

Không cần kiến thức cụ thể

+ Trung tâm bám cơ chất

Nhiều sản phẩm tái tổ hợp
Số lượng sản phẩm tái tổ hợp cần xử lý ko nhiều

Có thể tạo ra variants mang nhiều đột biến có lợi trong trình tự,
thu được lợi ích lớn nhất

Cả 2 kỹ thuật đã được áp dụng thành công để nâng cao chất lượng nhiều enzyme thương mại quan trọng:

Nâng cao hoạt tính enzyme dưới các điều kiện rộng hơn
Tăng cường khả năng kháng các phụ gia tẩy rửa
Tăng thời gian bảo quản


Thay đổi chu trình “sản xuất” để tăng hiệu

quả


Tăng cường hiệu quả sản xuất là yếu tố cơ bản để đáp ứng sản xuất hiệu quả và duy trì quy trình sản
xuất thương mại.

Khắc phục các bước giới hạn (rate-limiting step)
Loại bỏ quá trình điều hoà ngược (feedback regulation)
Tác động vào gene điều hoà
Xáo trộn/nhiễu trung tâm trao đổi chất
Loại bỏ các pathway cạnh tranh
Tăng cường vận chuyển sản phẩm


Khắc phục các bước giới hạn (rate-limiting step)

Tiền chất tăng, sản phẩm
cũng không tăng

Các bước bị giới hạn bởi lượng chất trung gian
(enzyme phân giải 1 quá trình, cơ chất 1 quá trình,…)


Tăng sản xuất peicilin ở Aspergillus nidulans
Thay promoter của gene mã hoá rate-limiting δ-(L-α- aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine synthase bằng promoter cảm ứng mạnh của gene mã hoá ethanol
dehydrogenase promoter


Xáo trộn/nhiễu trung tâm trao đổi chất

Thay đổi các bước trong con
đường chuyển hóa


Mục đích thương mại