Nghiên cứu đa hình di truyền gen CATHL4 mã hóa peptide kháng khuẩn nhóm cathelicidin ở bò vàng bản địa việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỖ THỊ TƢƠI

NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH DI TRUYỀN GEN CATHL4 MÃ
HĨA PEPTIDE KHÁNG KHUẨN NHĨM
CATHELICIDIN Ở BỊ VÀNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỖ THỊ TƢƠI

NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH DI TRUYỀN GEN CATHL4 MÃ
HĨA PEPTIDE KHÁNG KHUẨN NHĨM
CATHELICIDIN Ở BỊ VÀNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 8420201.22

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Vân

Hà Nội - 2021

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Nguyễn Thị Hồng Vân – Trƣởng Bộ môn Di truyền học, Trƣờng Đại học Khoa học
Tự nhiên, ngƣời đã ln tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tơi
trong suốt q trình nghiên cứu hồn thiện đề tài.
Tơi xin trân trọng cảm ơn ThS. Trần Thị Thùy Anh – Nghiên cứu viên Bộ
môn Di truyền học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã truyền đạt cho tôi những
kiến thức quý báu và luôn hỗ trợ tơi trên mọi phƣơng diện trong q trình nghiên
cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô, cùng các học viên cao học của
Bộ môn Di truyền học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Sau Đại học, Ban Lãnh
đạo Khoa Sinh học và các Phòng chức năng trực thuộc trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi mơi trƣờng học tập, nghiên
cứu để hồn thành tốt chƣơng trình học Cao học.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè, những ngƣời đã
ln ở bên chăm sóc, động viên, khích lệ tơi trong suốt q trình học tập và hồn
thành khóa học.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 29 tháng 01 năm 2021
Học viên cao học

Đỗ Thị Tƣơi

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................3
1.1. Tổng quan cathelicidin .........................................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh và tổ chức hệ gen cathelicidin ở động vật có vú .............3
1.1.2. Cấu trúc và hoạt tính chức năng của cathelicidin .............................................4
1.1.3. Cơ chế tác động và miễn dịch của cathelicidin ở động vật có vú .....................7
1.2. Họ gen CATHL và tình hình nghiên cứu đa hình di truyền CATHL4 ở gia súc .......11
1.2.1. Tính đa dạng của họ gen CATHL ở trâu và bị ................................................11
1.2.2. Tình hình nghiên cứu gen CATHL4 ................................................................13
1.3. Bò vàng Việt Nam và tiềm năng phân hóa di truyền mở rộng của gen CATHL4
...................................................................................................................................15
Chƣơng 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................17
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................17
2.1.1. Mẫu DNA tổng số ...........................................................................................17
2.1.2. Mồi ..................................................................................................................17
2.3.3. Hóa chất ..........................................................................................................18
2.3.4. Thiết bị ............................................................................................................18
2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ......................................................................18
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................19
2.5.1. Định hƣớng và thiết kế nghiên cứu .................................................................19
2.5.2. Phƣơng pháp khuếch đại gen CATHL4 ...........................................................21

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

2.5.3. Phƣơng pháp phân tích trình tự gen CATHL4 trực tiếp từ sản phẩm PCR .....22
2.5.4. Phƣơng pháp tách dòng gen CATHL4 ............................................................22
2.5.5. Phƣơng pháp phân tích đa hình exon 4 – CATHL4 dựa trên kỹ thuật phân tích
đa hình cấu trúc sợi đơn (single strand conformation polymorphism – SSCP). .......24
2.5.6. Phƣơng pháp phân tích đa hình trình tự gen CATHL4 từ các dịng plasmid
phân tích ....................................................................................................................26
2.5.7. Xác định số bản sao gen CATHL4 bằng phƣơng pháp Real time PCR ..........26
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................29
3.1. Khuếch đại và tinh sạch gen CATHL4 ...............................................................29
3.2. Kết quả phân tích trình tự gen CATHL4 trực tiếp từ sản phẩm PCR .................29
3.3. Tách dòng gen CATHL4 và sàng lọc khuẩn lạc mang vector tái tổ hợp ............30
3.4. Phân tích đa hình sợi đơn SSCP vùng exon 4 của gen CATHL4 .......................32
3.5. Kết quả phân tích đa hình trình tự gen CATHL4 tách dịng ...............................33
3.6. Kết quả phân tích đa hình số bản sao của gen CATHL4 có trong hệ gen bị vàng
Việt Nam ...................................................................................................................36
3.6.1. Xây dựng đƣờng chuẩn trong định lƣợng số bản sao gen CATHL4 ...............36
3.6.2. Kết quả xác định đa hình số bản sao gen CATHL4 .........................................38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................42
KẾT LUẬN ...............................................................................................................42
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................43
PHỤ LỤC ..................................................................................................................50


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Cơ chế phân tử đƣợc đề xuất về nguồn gốc của cathelicidin từ cystatin. ......4
Hình 2: Mơ hình cấu trúc và sự hình thành cathelicidin có hoạt tính chức năng .......5
Hình 3: So sánh trình tự peptide kháng khuẩn của các phân tử protein CATHL tiền
thân ở bị với các lồi động vật có vú khác. ................................................................6
Hình 4: Vai trị, chức năng của cathelicidin ở động vật có vú. ...................................7
Hình 5: Cơ chế hoạt động của cathelicidin. ................................................................8
Hình 6: Ức chế hoạt hóa TLR qua trung gian nội độc tố bởi cathelicidin ..................9
Hình 7: Cathelicidin (LL-37) tác động ảnh hƣởng đến biệt hóa tế bào và kích thích
hình thành các chemokine định hƣớng tế bào sao và thu hút, thúc đẩy tăng sinh tế
bào B .........................................................................................................................10
Hình 8: So sánh vùng trình tự axitamin biến đổi từ 12 biến thể phát sinh gen
CATHL4 ở trâu ..........................................................................................................14
Hình 9: Kết quả PCR khuếch đại gen CATHL4 ........................................................29
Hình 10: Kết quả giải trình tự gen CATHL4 trực tiếp từ sản phẩm PCR của một
đoạn trình tự gen CATHL4 ........................................................................................30
Hình 11. Khuẩn lạc thu đƣợc sau khi biến nạp vector pJET1.2 mang gen CATHL4
vào tế bào E. coli trên mơi trƣờng LB ampicilin. .....................................................31
Hình 12. Kết quả PCR sàng lọc khuẩn lạc với mồi pJET1.2 ...................................31
Hình 13. Kết quả chạy điện di SSCP trên gel polyacrylamide.......................................32
Hình 14: Kết quả PCR xác định tính chính xác và chiều gắn của đoạn gen CATHL4
chèn trên vector pJET1.2...........................................................................................33
Hình 15: Trình tự xác định và dự đốn cấu trúc của peptide cathelicidin-4 .............35
Hình 16: Kết quả điện di sản phẩn qPCR và đƣờng cong nóng chảy của gen
CATHL4 và GAPDH .................................................................................................37
Hình 17: Đƣờng cong khuếch đại và đƣờng chuẩn của định lƣợng tuyệt đối bằng
qRT- PCR ..................................................................................................................38

Hình 18: Số lƣợng bản sao trung bình của gen CATHL4 trong DNA hệ gen của bò
vàng trên 4 vùng địa lý Việt Nam. ............................................................................39


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Phân loại cấu trúc, chức năng và vị trí biểu hiện của các gen CATHL đã xác
định trên bò (Bos taurus)...........................................................................................12
Bảng 2: Các cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu xác định đa hình CATHL4 ở bị
vàng ...........................................................................................................................17
Bảng 3. Thành phần phản ứng PCR khuếch đại gen CATHL4 .................................21
Bảng 4. Chu trình nhiệt phản ứng PCR khuếch đại gen CATHL4 ............................21
Bảng 5. Thành phần phản ứng nối ............................................................................22
Bảng 6. Thành phần phản ứng PCR sàng lọc khuẩn lạc ...........................................23
Bảng 7. Chu trình nhiệt phản ứng PCR sàng lọc khuẩn lạc ......................................23
Bảng 8. Thành phần phản ứng PCR khuếch đại đoạn exon 4 - CATHL4 .................25
Bảng 9. Chu trình nhiệt phản ứng PCR khuếch đại đoạn exon 4 - CATHL4............25
Bảng 10: Thành phần hóa chất gel polyacrylamide 12%, 0.5X TBE .......................26
Bảng 11. Thành phần phản ứng Real-Time PCR định lƣợng số bản sao của gen
CATHL4 ....................................................................................................................27
Bảng 12. Chu trình nhiệt phản ứng Real-Time PCR định lƣợng số bản sao của gen
CATHL4 ....................................................................................................................27
Bảng 13: Thống kê các đa hình SNP, indel trên vùng exon của gen CATHL4 ........34
Bảng 14: Kết quả xác định số bản sao gen CATHL4 ở các quần thể bò vàng Việt
Nam ...........................................................................................................................39
Bảng 15: Số bản sao của gen CATHL4 xác định đƣợc trên các cá thể bò vàng Việt
Nam ...........................................................................................................................40

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

AMP

Antimicrobial peptide

Peptide kháng khuẩn

AMD

Antimicrobial domain

Miền kháng khuẩn

Amp

Ampicillin

(Kháng sinh) Ampicilin

APCs

Antigen-presenting cell

Tế bào trình diện kháng nguyên

APS

Ammonium persulphate

Amoni persulfate

Apolipoprotein L3

Apolipoprotein L3

Adenosine triphosphate

Adenosin triphotphat

APOL3
ATP
BMAP

Bp
BTA22

Bovine myeloid antimicrobial Peptide kháng khuẩn dòng tủy
peptide

bò

Base pair

Cặp bazơ

Bos taurus chromosome 22

Nhiễm sắc thể số 22 của Bos
taurus

CATHL

Cathelicidin

Cathelicidin

cDNA

Complementary DNA

DNA bổ sung

CNV

Copy number variation

Biến đổi số bản sao
Cộng sự

Cs
Ct
CXCL13

Cycle Threshold

Chu kỳ ngƣỡng

C-X-C Motif Chemokine Ligand Phối tử chemokine 13
13
Dendritic cell

Tế bào đuôi gai

Deoxyribose Nucleic Acid

Axit deoxyribose nucleic

ddH2O

Deionized distilled H2O

Nƣớc cất khử ion

dNTP

Deoxyribonucleoside

Deoxyribonucleosit triphotphat

DC
DNA

triphosphate
EDTA
EtBr

Ethylenediaminetetraacetic acid

Axit etylendiamintetraaxetic

Ethidium bromide

Ethidium bromide


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

Ethanol

Cồn

Fatty acid binding protein 2

Protein liên kết với axit béo 2

Follicular dendritic cell

Tế bào đuôi gai

FPRL1

Formyl peptide receptor 1

Thụ thể peptide formyl 1

GAPDH

Glyceraldehyde-3-phosphate

Glyceraldehyde-3-phosphate

dehydrogenase

dehydrogenase

IL-6

Interleukin 6

Interleukin 6

Kb

Kilo base

Kilo base

LB

Luria Bertani

Luria Bertani

LPS

Lipopolysaccharide

Lipopolysaccharide

LTA

Lipoteichoic acid

Axit lipoteichoic

mRNA

Messenger RNA

RNA thông tin

Milimol / Lit

Milimol trên lít

Mililit

Mililit

ng / µl

Nanogram / Microlit

Nanogam trên Microlit

nsSNP

Nonsynonymous

EtOH
FABP2
fDC

mM
ml

single Đa hình nucleotide đơn sai nghĩa

nucleotide polymorphism
OD

Optical density

Mật độ quang học

PCR

Polymerase chain reaction

Phản ứng chuỗi polymerase

PG / NPG

pg
qRT-PCR

Prognostic

gene

/

non- Gen tiên lƣợng / Gen không tiên

prognostic gene

lƣợng

Picogram

Picogam

Quantitative

real

time Phản ứng chuỗi polymerase định

polymerase chain reaction

lƣợng thời gian thực

RNA

Ribonucleic acid

Axit ribonucleic

SDS

Sodium dodecylsulphate

Natri dodecyl sulfat

SEM

Standard error of the mean

Sai số chuẩn của trị số trung
bình


Luận văn Thạc sĩ

ssDNA
SSCP

Đỗ Thị Tươi

Single-stranded DNA
Single-strand

DNA sợi đơn

Conformation Đa hình cấu trúc sợi đơn

Polymorphism
Taq

Thermus aquaticus

Thermus aquaticus

TBE

Tris-Borate-EDTA

Tris-Borate-EDTA

TEDMED

N, N, N’, N’- Tetramethyl- N, N, N’, N’- TetramethylEthylenediamine

Ethylenediamine

TLR

Toll-like receptor

Thụ thể giống toll

TNFa

Tumor necrosis factor

Yếu tố hoại tử khối u

SYBR

Asymmetrical cyanine dye

Thuốc

nhuộm

asymmetrical

cyanine
U
µg / l
µl

Enzyme unit (μmol/min)

Đơn vị enzyme (μmol/min)

Microgram / Lit

Microgam / lít

Microlit

Microlit


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

MỞ ĐẦU
Cathelicidin-4 là một loại peptide kháng khuẩn (AMP) có tính lƣỡng ái, có
khả năng diệt khuẩn phổ rộng với vi khuẩn Gram âm, vi khuẩn Gram dƣơng, nấm,
động vật nguyên sinh [5, 11, 45] và tham gia vào đáp ứng miễn dịch bẩm sinh bảo
vệ vật chủ [52]. Ở nồng độ cao, cathelicidin-4 có hoạt động kháng khuẩn trong thời
gian kéo dài, ức chế trực tiếp HIV trong ống nghiệm [40]. Đặc biệt, cathelicidin-4
có độc tính thấp đối với tế bào chủ [9] nên nó thuộc nhóm peptide đƣợc nhắm đến
nhƣ các đáp ứng điều trị trong phát triển kháng sinh mới và peptide kháng khuẩn.
Cathelicidin-4 (indolicidin) là thành viên thuộc họ cathelicidin ở gia súc
đƣợc nghiên cứu rộng rãi trên thế giới, đƣợc mã hóa bởi gen CATHL4. Cấu trúc gen
CATHL4 có 4 exon với trình tự đầu N mã hóa cho peptide tín hiệu và protein
cathelin tƣơng đối bảo thủ [59], trình tự kháng khuẩn đầu C (AMD) mã hóa cho
peptide cathelicidin-4 có tính đa hình cao. Gen CATHL4 có mức nhân lặp mạnh, đã
đƣợc xác định với 6 – 12 bản sao (CNV) ở trâu Ấn Độ [9] và 3 – 11 CNV ở giống
bò địa phƣơng tại Pháp, Đức, Ý, Anh… [22]. Nhiều nghiên cứu cho thấy mức độ đa
hình di truyền gen CATHL4 ở trâu, bò là cao. Xu hƣớng tiến hóa tái sắp xếp gen và
phân hóa theo hƣớng biến đổi gen CATHL4, mở rộng họ gen CATHL là phổ biến ở

nhiều nhóm trâu, bị trên thế giới. Tại Việt Nam, hiện chƣa có nghiên cứu về các
gen mã hóa cathelicidin cũng nhƣ chƣa có các cơng bố liên quan.
Bò vàng Việt Nam thuộc giống bò vàng phƣơng Nam, hình thành qua nhiều
đời lai tạo và tạp giao giữa các giống bò Lào, Campuchia, Mianma, Ấn Độ và
Trung Quốc [3]. Bị thuộc bộ động vât nhai lại, có khả năng chuyển đổi thức ăn thô
xanh thành năng lƣợng tích lũy, cho sức cày kéo, thịt, sữa và các sản phẩm nhƣ da,
sừng, móng... Bị vàng có sức sống, khả năng kháng bệnh, chống chịu và thích nghi
tốt dƣới nhiều điều kiện bất lợi về khí hậu, dinh dƣỡng, mơi trƣờng. Đặc biệt,
CATHL ở ngƣời và bị có tới 70% tƣơng đồng về trình tự, có chung chức năng bảo
thủ và có tính chất tƣơng đồng về biểu hiện hoạt tính chống độc tố, phù hợp về mặt
sinh lý [36]. Dựa trên các đặc tính sinh học của bị vàng cho thấy tiềm năng mang

1


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

lợi thế và tiềm tàng khả năng phân hóa với nhiều dạng đa hình di truyền gen
CATHL4.
Nghiên cứu tính đa hình gen CATHL4 trên bị vàng Việt Nam góp phần làm
sáng tỏ mối liên quan với tính chống chịu, khả năng kháng bệnh và mối liên quan
giữa các quần thể bò vàng ở nƣớc ta và các nhóm bị trên thế giới. Dựa trên cơ sở
khoa học và thực tiễn nêu trên, hƣớng nghiên cứu về các gen mã hóa peptide kháng
khuẩn ở trâu bị nói chung và nghiên cứu đa hình gen CATHL4 ở bị vàng Việt Nam
là cần thiết. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu đa hình di truyền gen CATHL4 mã hóa
peptide kháng khuẩn nhóm cathelicidin ở bị vàng bản địa Việt Nam” đã đƣợc
thực hiện.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định đƣợc tính đa hình di truyền gen

CATHL4 (về trình tự DNA và số bản sao gen) ở các quần thể bò vàng thu thập tại
một số khu vực phân bố tại Việt Nam.
Các nội dung nghiên cứu:
-

Khuếch đại gen CATHL4 từ DNA tổng số của bò bằng kỹ thuật PCR và
giải trình tự trực tiếp.

-

Tách dịng gen CATHL4, khuếch đại đoạn gen có tiềm năng bộc lộ tính
đa hình về trình tự gen (exon 4) của gen CATHL4 bằng PCR, phân tích đa
hình gen bằng kỹ thuật SSCP và giải trình tự các biến thể gen CATHL4.

-

Phân tích tính đa hình số bản sao của gen CATHL4 có trong hệ gen của
bị vàng Việt Nam.

Đề tài đƣợc thực hiện tại phịng thí nghiệm Bộ mơn Di truyền học, Khoa
Sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, với kinh
phí từ đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội, mã số KLEPT.18-02.

2


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan cathelicidin
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh và tổ chức hệ gen cathelicidin ở động vật có vú
Thuật ngữ cathelicidin đƣợc đặt ra vào năm 1995, bắt nguồn từ sự tƣơng
đồng trong trình tự với protein cathelin, một thành viên của họ cystatin - chất ức chế
protein cysteine (cathelin là viết tắt của chất ức chế cathepsin L) [59]. Cathelicidin
ban đầu đƣợc phát hiện trong bạch cầu trung tính ở cá mút đá Atlantic (Myxine
glutinosa), sau đó đƣợc tìm thấy ở ngƣời và nhiều loài động vật khác. Tiền thân
cathelicidin đƣợc tìm thấy trong các tế bào tủy, tế bào biểu mơ của da và đƣờng tiêu
hóa, trong khi các dạng cathelicidin trƣởng thành đƣợc tìm thấy ở bề mặt niêm mạc
và trong dịch tiết của cơ thể nhƣ mồ hôi, sữa mẹ và nƣớc bọt [29, 31]. Các
cathelicidin đƣợc phân lập đầu tiên là cecropin vào năm 1980 từ các mô của bƣớm
Hyalophora cecropia sau một nghiên cứu 10 năm về khả năng miễn dịch của côn
trùng [25] và từ bạch cầu trung tính của bị là bactenecin, đƣợc đặt tên là Bac5 và
Bac7 [24]. Một thành viên khác của họ cathelicidin, magainin, đã đƣợc phân lập
vào năm 1987 từ da của loài ếch Xenopus leavis [64].
Cathelicidin đƣợc hình thành bởi sự nhân lặp, phân hóa từ các cystatin với cơ
chế đƣợc Zhu (2008) mô tả: các miền kháng khuẩn (AMD) của CATHL đƣợc tạo ra
do một đột biến điểm xuất hiện trong q trình tiến hóa làm mất bộ ba kết thúc của
exon III và mở rộng khung đọc đến codon kết thúc ở khung đọc tiếp theo, đoạn
trƣớc đó là 3’UTR trở thành intron I03 của gen CATHL (Hình 1). Sau đó, bộ ba kết
thúc ở khung đọc tiếp theo bị đột biến trở thành vị trí cắt nối. Exon IV (E4) sau đó
đã đạt đƣợc sự phân hóa trở thành domain kháng khuẩn (AMD) [59].
Tổ chức gen CATHL ở động vật có phân hóa đa dạng, đƣợc phân loại và đặt
tên riêng trên các loài. Ở động vật có vú đã xác định đƣợc hơn 60 gen CATHL.
Trong đó, số lƣợng lớn gen đƣợc xác định ở các lồi thú đơn huyệt và thú có túi, có
14 gen CATHL phân ly đã đƣợc xác định ở hệ gen của thú có túi tammar wallaby, 8
gen ở thú mỏ vịt (MaeuCath1 – 8) [57], 19 gen ở chồn Opossum (ModoCath1 – 19)

3

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

[16], và 3 thành viên ở chim Cút (Cc-CATH1, 2 và 3) [21]. Ở gia súc, 7 thành viên
họ CATHL đã đƣợc xác định ở bị (CATHL1 – 7); 7 gen CATHL chính đƣợc xác
định ở trâu (CATHL1 – 6 và CAMP) [9]; 8 thành viên đƣợc phát hiện ở hƣơu xạ
rừng (CATHL1p, CATHL3L2, CATHL4 – 7, CATHL8p và CATHL9) [63]; 4 loại
CATHL chính xác định ở lợn (NPG/PG2, PMAP28, PMAP26 và PR39) trong tổng
số 8 gen CATHL với 2 bản sao PMAP36 và 4 bản sao gen PG / NPG; 3 gen CATHL
có trong hệ gen của ngựa (eCATH-1, -2 và -3) [43]. Ở ngƣời, khỉ rhesus, chuột, thỏ
và lợn guinea sở hữu một gen CATHL, có tên lần lƣợt LL-37, RL-37, mCRAMP,
rCRAMP và CAP11 [26].

Hình 1: Cơ chế phân tử được đề xuất về nguồn gốc của cathelicidin từ cystatin. E và I
tương ứng là exon và intron. Các ô vuông biểu diễn khung đọc mở. Stop: mã kết thúc.
Chữ “hoặc” cho biết hai khả năng chèn các vị trí của I03 [59].

1.1.2. Cấu trúc và hoạt tính chức năng của cathelicidin
CATHL thuộc nhóm peptide cation lớn có đặc tính lƣỡng tính và là đại diện
chính của hệ thống miễn dịch ở nhiều động vật có xƣơng sống. Tất cả các gen
CATHL đều có chung một cấu trúc bao gồm 4 exon, hình thành dƣới dạng pre-propeptide. Vùng exon 1 - 3 mã hóa cho peptide tín hiệu (29 – 30 axit amin) và một

4


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

miền N-terminal cathelin (94 – 114 axit amin). Vùng này có chứa một đến hai liên
kết disulfide giữa hai cysteine giúp hình thành cấu trúc cố định của protein cathelin.
Vùng exon 4 mã hóa cho một miền C-terminal, phân hóa hình thành các peptide
trƣởng thành có hoạt tính kháng khuẩn (AMD) (12 – 100 axit amin) [24, 59] (Hình
2).

Hình 2: Mơ hình cấu trúc và sự hình thành cathelicidin có hoạt tính chức năng
Chữ C: các vị trí cysteine bảo thủ tham gia hình thành các liên kết disulfide [59]

Ở động vật có vú, đặc điểm trình tự miền cathelin bảo thủ có tới 40% sự
tƣơng đồng giữa các lồi, cịn các AMP tạo thành có tính biến đổi cao đƣợc cho là
kết quả của q trình sao chép gen có xuất hiện các đột biến điểm khác biệt trong
q trình tiến hóa [59]. Tính chất này đƣợc thể hiện khi so sánh về trình tự peptide
dạng tiền thân của các thành viên thuộc họ CATHL ở bò so với ngƣời, ngựa, chuột,
cá và gà [53] (Hình 3). AMP thể hiện khác nhau giữa các cá thể và giữa các lồi.
Trình tự gen thay đổi nên các AMP thƣờng không đồng nhất về chiều dài (12-100
axit amin). Các họ cathelicidin bao gồm năm nhóm peptit riêng biệt, bao gồm: (1)

5


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

dodecapeptit mạch vòng chứa một liên kết disulfur, (2) peptide chứa hai liên kết
disulfur (protegrin ở lợn), (3) peptit có cấu trúc xoắn ốc (LL-37 ở ngƣời, CAP18 ở
thỏ, BMAP-27, -28 và -34 ở bò, PMAP-23, -36 và -37 ở lợn), (4) peptit chứa giàu

tryptophan (indolicidin ở bò) và peptide giàu proline và arginine (Bac7 ở bò, PR-39
ở lợn), và (5) các phân tử peptide ngắn sắp xếp lặp lại ngẫu nhiên (Bac5 và 7 ở bò,
OaBac5 và 7,5 ở cừu, PR-39 và propnin ở lợn nhà) [50, 51, 61].

Hình 3: So sánh trình tự peptide kháng khuẩn của các phân tử protein CATHL tiền
thân ở bị với các lồi động vật có vú khác.
Người (Homo sapiens, hCAP-18), chuột ( Mus musculus, CAMP), ngựa ( Equus
caballus, ecath-2), chó (Canis lupus familiaris, CAMP) và gà ( Gallus gallus, cathl2)
[53]

Cathelicidin đƣợc lƣu trữ trong các hạt bạch cầu trung tính dƣới dạng tiền
chất khơng hoạt động (pre-pro-peptide) và đƣợc giải phóng dƣới dạng AMP trƣởng
thành khi có tín hiệu yêu cầu, sau khi bị phân cắt bởi proteinase hoặc elastase [47].
AMP có khoảng 50% axit amin có tính kị nƣớc, mang điện dƣơng, có khả năng
kháng khuẩn trực tiếp đối với nhiều mầm bệnh, bao gồm cả vi khuẩn Gram dƣơng
và Gram âm, nấm, ký sinh trùng và vi-rút. Cathelicidin có rất nhiều chức năng điều

6


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

hòa đáp ứng miễn dịch, vừa tăng cƣờng và ức chế viêm, tác động trực tiếp và gián
tiếp lên hóa trị liệu và biệt hóa tế bào. Vì cathelicidin kích thích chữa lành vết
thƣơng và tạo mạch [42, 59], nên chúng có thể đƣợc sử dụng trong điều trị bổ sung
cho các vết thƣơng dễ nhiễm trùng nhƣ vết thƣơng phẫu thuật. Ngoài ra,
cathelicidin mang nhiều tiềm năng, cơng dụng với vai trị làm thuốc trong điều hòa
miễn dịch hoặc kháng khuẩn [52]. Cathelicidin cũng đƣợc sử dụng nhƣ một chất bổ

trợ vắc-xin hoặc phụ gia và thích hợp làm vắc-xin ức chế miễn dịch thế hệ tiếp theo
trên vật liệu nano [65] (Hình 4).

Hình 4: Vai trò, chức năng của cathelicidin ở động vật có vú [18].

Hiện nay, có hơn 500 peptide kháng khuẩn đƣợc phát hiện ở các loài sinh vật
[37], cho thấy một số lƣợng lớn các biến thể hình thành trong tự nhiên nhờ tiến hóa
thích nghi để hình thành nên các dạng peptide trƣởng thành có vai trị quan trọng
trong sự sống và phát triển.
1.1.3. Cơ chế tác động và miễn dịch của cathelicidin ở động vật có vú
Cathelicidin đƣợc biểu hiện dƣới nhiều dạng khác nhau ở các loài động vật
và có chức năng điều hịa miễn dịch khác nhau. Cathelicidin tỏ ra hữu hiệu bởi khả
năng chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn nhờ tƣơng tác của các AMP trƣởng thành

7


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

mang điện tích dƣơng với các thành phần bề mặt màng tế bào vi khuẩn mang điện
âm (LL-37 ở ngƣời, Cap-18 ở thỏ, Bac7, BMAP-28 ở bị có thể liên kết trực tiếp với
lipopolysaccharide (LPS) tích điện âm từ vi khuẩn Gram âm) [15, 22]. Tƣơng tác
màng của hầu hết các AMP - Cathelicidin của động vật có xƣơng sống khơng thơng
qua thụ thể [26] và nó có xu hƣớng hình thành các chuỗi xoắn ốc lƣỡng tính khi tiếp
xúc với màng vi khuẩn (Hình 5A). Cơ chế hoạt động của AMP cho thấy sự khác
biệt đáng kể trong cách thức hoạt động khi so sánh với kháng sinh. Điều này là do
chúng ảnh hƣởng đến nhiều mục tiêu, không giống nhƣ kháng sinh thông thƣờng,
tấn công một mục tiêu cụ thể [32, 42]. Một trong những cơ chế chính đƣợc kích hoạt

bởi cathelicidin là liên kết của chúng với màng đích, sau đó là sự thẩm thấu và /
hoặc phá vỡ, dẫn đến rò rỉ chất tế bào gây ra cái chết của vi khuẩn [34] (Hình 5B).

Hình 5: Cơ chế hoạt động của cathelicidin.
(A) - Cathelicidin điều chỉnh cấu trúc bằng cách tương tác tĩnh điện với màng vi khuẩn.
(B) - Sự phá vỡ màng vi khuẩn gây ra bởi cathelicidin. (C) - Ức chế tổng hợp / thủy
phân ATP gây ra thông qua các cathelicidin liên kết với ATP synthase [7].

Ngoài các mục tiêu màng, cathelicidin cũng có thể hoạt động nội bào, liên
kết hoặc làm suy giảm các phân tử, bao gồm DNA, RNA và protein. Chúng có thể

8


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

can thiệp vào quá trình tổng hợp DNA, RNA và làm suy giảm chức năng của
enzyme và các protein khác, vốn là các phân tử quan trọng cho sự sống của tế bào
[52]. Cụ thể, ngƣời ta đã quan sát thấy rằng cathelicidin có khả năng ức chế ATP
synthase (Hình 5C), dẫn đến khơng tổng hợp đƣợc ATP, làm ảnh hƣởng đến sự phát
triển của tế bào, dẫn đến chết tế bào [4].
Cathelicidin tham gia ức chế phản ứng viêm để bảo vệ vật chủ khỏi các phản
ứng quá kích hoạt miễn dịch đối với các nội độc tố vi khuẩn (LPS, axit lipoteichoic
(LTA) và flagellin), bằng cách liên kết nội độc tố và ngăn chặn tín hiệu TLR. Nhiều
loại cathelicidin nhƣ LL-37, mCRAMP, K9, PMAP-36, BMAP-27, BMAP-28,
indolicidin, SMAP-29, và chCATH-1, chCATH-2, chCATH-2, 3 có liên kết với các
phối tử TLR4, có thể ức chế sản xuất TNFa do LPS trong các bạch cầu khác nhau,
nhƣ đại thực bào, bạch cầu đơn nhân và các tế bào đi gai (DC) [52] (Hình 6). Dẫn

chứng là LTA của vi khuẩn kích hoạt TLR2 tạo ra biểu hiện LL-37 trong các đại
thực bào ở ngƣời, từ đó có thể làm giảm các tác động viêm do LTA khác nhƣ sản
xuất TNFa và IL-6 [41]. Và BMAP kích hoạt phản ứng miễn dịch bằng cách kích
thích sự biểu hiện của TNFa trong tế bào biểu mô tuyến vú của bò để chống lại các
mầm bệnh trong sữa bò [48].
Hình 6: Ức chế hoạt hóa TLR qua trung gian nội độc tố bởi cathelicidin [52]

Bên cạnh việc kháng khuẩn, đáp ứng viêm, kiểm soát sự sống của tế bào,
cathelicidin kích thích hệ thống miễn dịch bẩm sinh ở động vật bậc cao bằng các
kích thích hình thành kháng thể và các tế bào chuyên hóa miễn dịch. Đối với q
trình biệt hóa và tăng sinh tế bào, cathelicidin cũng có thể sửa đổi các phản ứng
miễn dịch ở mức độ rộng hơn bằng cách ảnh hƣởng đến sự biệt hóa của các tế bào
miễn dịch và tăng cƣờng sự biểu hiện của các thụ thể trong các tế bào trình diện
kháng ngun (APCs). Cathelicidin kích thích các phản ứng định hƣớng Th1 trong
các tế bào DC. LL-37 kích thích sản xuất các phân tử đồng kích thích và bài tiết các
cytokine tạo ra Th1 trong các DC có nguồn gốc monocyte ở ngƣời, nhƣ IL-6, IL-12

9


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

và TNFα [17] (Hình 7A). Đối với tế bào DC có nguồn gốc từ bạch cầu đơn nhân,
LL-37 tác động đến các DC nang (fDC) (Hình 7B). LL-37 kích hoạt thụ thể FPRL1
trên fDC, dẫn đến điều chỉnh tăng CXCL13, thu hút các tế bào B thông qua thụ thể
CXCR5 của chúng. Việc sản xuất yếu tố kích hoạt tế bào B (BAFF) cũng đƣợc tăng
cƣờng bởi LL-37. Điều này dẫn đến tăng sinh tế bào B và tăng tiết globulin miễn
dịch [27].

Hình 7: Cathelicidin (LL-37) tác động ảnh hưởng đến biệt hóa tế bào và kích thích hình
thành các chemokine định hướng tế bào sao và thu hút, thúc đẩy tăng sinh tế bào B [52]

Với vai trò là chất điều hòa miễn dịch, cathelicidin có kích thƣớc nhỏ, có thể
dễ dàng đƣợc kết hợp trong các sản xuất thuốc và vắc-xin. Cathelicidin dẫn dụ các
tế bào miễn dịch đến vị trí tiêm và phân hóa DC và tế bào T đến các loại phản ứng
miễn dịch cụ thể. Cathelicidin có đặc tính chọn lọc cao hiện đang là mối quan tâm
không ngừng trong việc phát triển các chất kháng khuẩn mới từ các AMP để sử
dụng trong điều trị [33, 49].
Ngoài các vai trị điển hình đã đƣợc kể đến, cathelicidin cịn tham gia hỗ trợ
vào các chƣơng trình tế bào, tái tạo, hình thành mạch với cơ chế tác động phong
phú. Một số chức năng khác chƣa đƣợc hiểu rõ ràng.

10


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

1.2. Họ gen CATHL và tình hình nghiên cứu đa hình di truyền CATHL4 ở gia súc
1.2.1. Tính đa dạng của họ gen CATHL ở trâu và bị
Gen mã hóa cho họ cathelicidin ở trâu và bò bao gồm 7 thành viên
(CATHL1, CATHL2, CATHL3, CATHL4, CATHL5, CATHL6 và CATHL7), nằm
trên cánh dài của nhiễm sắc thể số 22. Các gen CATHL khác nhau thƣờng đại diện
cho nhiều bản sao của gen với sự khác biệt hoặc khơng có sự khác biệt trong khu
vực AMD [8], vùng trình tự mã hóa cho peptide kháng khuẩn có tính thay đổi cao
nhất trong gen. Cho đến nay họ gen CATHL ở trâu, bò đƣợc mở rộng phong phú bởi
sự hình thành tính đa hình cao ở gen CATHL4. Ở trâu Ấn Độ, có tới 6 – 12 CNV

của gen CATHL4 đã đƣợc xác định [9] và 3 – 11 CNV đƣợc xác định ở bò [22]. Các
biến thể hình thành đƣợc cho là kết quả của quá trình lặp gen, kéo theo là sự phân ly
chức năng diễn ra. Cụ thể là các AMP mang nhiều khác biệt về trình tự, cấu trúc và
có phân hóa vị trí biểu hiện miễn dịch đa dạng. Các gen CATHL có vị trí biểu hiện
khác nhau thƣờng đại diện cho các mục tiêu chức năng nhất định. Những khác biệt
về trình tự peptide, cấu trúc, vị trí biểu hiện và chức năng của các gen CATHL đã
đƣợc xác định ở bò cho thấy tính đa dạng cao của gen này đƣợc liệt kê trong bảng 1.

11


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

Bảng 1: Phân loại cấu trúc, chức năng và vị trí biểu hiện của các gen CATHL đã xác
định trên bò (Bos taurus) [25, 44]
Tên
gene

Tên peptide

Dạng cấu
trúc
peptide

Trình tự AMP

Vị trí biểu
hiện

Chức năng

CATHL1
(BAC1)

Cathelicidin-1
(Bactenecin-1)

Liên kết
disulfua

RLCRIVVIRVCR

Bạch cầu
trung tính

Kháng khuẩn, chống
lại Staphylococcus
aureus, Escherichia coli

CATHL2
(BAC5)

Cathelicidin-2
(Bactenecin-5)

Thẳng,
giàu
proline

RFRPPIRRPPIRPPFY
PPFRPPIRPPIFPPIRP
PFRPPLGPFP-NH2

Bạch cầu
trung tính

Kháng khuẩn

CATHL3
(BAC7)

Cathelicidin-3
(Bactinecin-7)

Thẳng,
giàu
proline

RRIRPRPPRLPRPRP
RPLPFPRPGPRPIPRP
LPFPRPGPRPIPRPLP
FPRPGPRPIPRPL

Bạch cầu
trung tính

Kháng khuẩn

Bạch cầu
trung tính,
tế bào tủy
xƣơng

Kháng khuẩn, chống
lại S. aureus, E. coli.
Kháng nấm Candida
albicans, Cryptococcus
neoformans.
Giết chết các sinh vật
nguyên sinh Giardia
lamblia.
Tham gia ức chế phản
ứng viêm và các chƣơng
trình miễn dịch tế bào
khác

Tuyến vú

Hoạt động kháng khuẩn
mạnh mẽ chống lại vi
khuẩn Gram âm và
Gram dƣơng, bao gồm
cả S. aureus kháng
methicillin và nấm

CATHL4

CATHL5

(BMAP
28)

CATHL6
(BMAP
27)

CATHL7
(BMAP
34)

Cathelicidin-4
(Indolicidin)

Cathelicidin-5
(Antibacterial
peptide
BMAP-28,
Myeloid
antibacterial
peptide 28)
Cathelicidin-6
(Antibacterial
peptide
BMAP27),
(Myeloid
antibacterial
peptide27)
Cathelicidin-7
(Antibacterial

peptide
BMAP-34)

Thẳng,
giàu
tryptophan

Xoắn

ILPWKWPWWPWRR
-NH2

GGLRSLGRKILRAW
KKYGPIIVPIIRI-NH2

Xoắn

GRFKRFRKKFKKLF
KKLSPVIPLLHLNH2

Tế bào tủy
xƣơng

Hoạt động kháng khuẩn
mạnh mẽ chống lại vi
khuẩn Gram âm và
Gram dƣơng, bao gồm
cả S. aureus kháng
methicillin và nấm

Xoắn

GLFRRLRDSIRRGQ
QKILEKARRIGERIK
DIFR-NH2

Tế bào tủy
xƣơng và
các mô, cơ
quan khác

Tiềm năng kháng khuẩn

Chú thích: R – Arginine, N – Asparagine, D – Aspartic acid, C – Cysteine, E – Glutamic
acid, Q – Glutamine, G – Glycine, H – Histidine, I – Isoleucine, L – Leucine, K – Lysine,
M – Methionine, F – Phenylalanine, P – Proline, S – Serine, T – Threonine, W –
Tryptophan, Y – Tyrosine, V – Valine.

12


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

Tổ chức hệ gen CATHL ở trâu, bị khơng chỉ cho thấy sự phân hóa đa dạng
bởi nhiều biến thể hình thành qua quá trình tiến hóa, nhân lặp gen mà cấu trúc gen
cịn xuất hiện nhiều điểm đa hình, đột biến phong phú. Điển hình, gen CATHL2
đƣợc mơ tả mang vùng AMP dài ngắn khác nhau (99 axit amin ở trâu, 43 axit amin
ở bò) và bao gồm một vùng PPIRPPII lặp lại 6 – 8 lần; CATHL3, CATHL5 và

CATHL6 có các vị trí thay thế / mất / thêm axit amin [9]. Trong khi CATHL4 thể
hiện sự đa dạng chức năng đặc trƣng bởi cấu trúc mang các đặc điểm biến đổi cao ở
domain kháng khuẩn đầu C (AMD). Phân tích trình tự so sánh ban đầu các gen
CATHL2, CATHL5, CATHL6 và CATHL7 của 10 giống thuộc lồi Bos taurus (lồi
bị khu vực châu Âu, đông bắc Á và một phần châu Phi) và Bos indicus (Bị u – lồi
sống ở vùng khí hậu nóng) trong nghiên cứu của Gillenwaters et al (2009) cho thấy
có rất nhiều vị trí đa hình, bao gồm cả các SNP và các vị trí indel (thêm/mất
nucleotide). Cụ thể, phát hiện đƣợc 5 indel và 60 SNP trong đó có 7 đột biến sai
nghĩa. Hơn nữa ở gen CATHL4 có đoạn chèn dài 24 bp; một trình tự vi vệ tinh sau
đó là vùng nhiều G lặp lại đa hình; và 2 vị trí đa hình SNP ở vùng mã hóa của gen
CATHL1 [23]. Chính sự đa hình về trình tự kéo theo nhiều thay đổi về số bản sao
của gen cho thấy tính đa dang của họ gen CATHL cao, phổ chức năng rộng đóng vai
trị quan trọng trong hệ thống miễn dịch ở trâu, bị.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu gen CATHL4
CATHL4, một thành viên của họ cathelicidin đã xác định ở gia súc đƣợc chú
trọng trong các nghiên cứu về đa hình, chức năng và biểu hiện. Gen CATHL4 mang
tính đa hình bản sao gen cao với nhiều biến thể xuất hiện khác nhau ở các lồi gia
súc khác nhau. Phân tích của Bickhart et al (2012) đã chỉ ra sự khác biệt về số lƣợng
bản sao trong toàn bộ hệ gen của 5 cá thể bò châu Âu taurine (3 con Angus, một con
Holstein và 1 Hereford) và một cá thể bò u (Nelore), gen liên quan đến tính kháng
vi khuẩn gây bệnh và kháng kí sinh trùng nhƣ gen CATHL4 có sự nhân lặp cao ở bò
u Nelore nhiều hơn so với bò châu Âu. Whelehan et al (2014) đã xác định có 2 bản
sao của gen CATHL4 liền kề nhau trên BTA22 [53]. So với các lồi gia súc khác thì
CATHL4 ở trâu, bị có phân hóa mạnh hơn. Bằng các nghiên cứu định lƣợng tƣơng

13


Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

đối số lƣợng gen CATHL4 ở 93 cá thể thuộc 31 giống bò khác nhau, Flores et al
(2011) đã xác định đƣợc có sự xuất hiện của 3 – 11 CNVs [22]. Cũng đa dạng nhƣ
vậy, 6 CNVs - 12 CNVs của gen CATHL4 đã đƣợc phát hiện ở trâu (Hình 8) [9].
Xem xét những khác biệt trong vùng AMP của 12 biến thể buCATHL4 ở trâu, sự
khác biệt đƣợc xác định hầu hết nằm trong vùng AMD dẫn đến sự đa dạng trình tự,
kích thƣớc và phân hóa cấu trúc của các loại peptide kháng khuẩn đƣợc tạo thành.
Các buCATHL4 mang các khác biệt trong trình tự và có khả năng đại diện cho một
mục tiêu chức năng nhất định [9].

Hình 8: So sánh vùng trình tự axitamin biến đổi từ 12 biến thể phát sinh gen CATHL4
ở trâu [9]

Gen CATHL4 đƣợc xác định biểu hiện với mức độ khác nhau ở bạch cầu
trung tính, phổi, tuyến vú, tế bào lympho, tế bào máu đơn nhân và thực quản của bò
[22]. Một nghiên cứu về gen CATHL4 cho thấy biến dị di truyền ở gen này có vai
trị đối với tính miễn dịch của ở trâu Ấn Độ. Cathelicidin-4 có biểu hiện tăng cƣờng
gấp 10 lần trong sữa ở trâu [60]. Nghiên cứu về chức năng các AMP của các gen
CATHL4 mới đã đƣợc xác định là có khả năng diệt khuẩn S. aureus, S.
typhimurium, P. aeruginosa, E. coli [11, 44]. Nghiên cứu mô phỏng cho thấy cấu
trúc peptide buCATHL4 có tính lƣỡng ái (amphipathic – với cả phần ƣa nƣớc và kị
nƣớc) làm tăng khả năng phá vỡ màng vi khuẩn. Đáng chú ý là cathelicidin-4 ở gia
súc đƣợc duy trì tính diệt khuẩn khi có mặt các protease vi khuẩn và protease nội
sinh [9]. Các peptide này cũng chống lại vi khuẩn ở giai đoạn sinh trƣởng ổn định
và giảm sự hình thành biofilm. Cathelicidin-4 cũng có tác dụng chống lại nhiều loại

14

Luận văn Thạc sĩ

Đỗ Thị Tươi

nấm gây bệnh khác nhau nhƣ Candida albicans, Cryptococcus neoformans và có
tác dụng phá hủy các mục tiêu nội bào, chẳng hạn nhƣ DNA của vi khuẩn [45, 48]
và nó có khả năng gây chết tế bào theo cơ chế tự nhiên ở mầm bệnh đơn bào
Leishmania donovani [10] cũng nhƣ giết chết các sinh vật nguyên sinh Giardia
lamblia [5]. Đặc biệt, cathelicidin chống lại một số chủng kháng đa kháng thuốc và
có tính độc thấp đối với tế bào eukaryote [9]. Do vậy, vai trị là kháng sinh có tiềm
năng đối với vật ni, con ngƣời, nhƣ là các phân tử mơ hình cho các liệu pháp điều
trị dựa trên peptide trong tƣơng lai [13, 22]. Hiện nay, ở Việt Nam nghiên cứu về
các gen mã hóa cathelicidin chƣa đƣợc quan tâm, khai thác và chƣa có các cơng bố
liên quan đến các gen này.
1.3. Bị vàng Việt Nam và tiềm năng phân hóa di truyền mở rộng của gen
CATHL4
Bò thuộc một nhánh động vật có vú có khoảng cách tiến hóa xa so với ngƣời
và động vật gặm nhấm, xuất hiện lần đầu tiên ∼60 triệu năm trƣớc [35]. Bò đại diện
cho bộ động vật nhai lại, lớp động vật có vú (Mammalia), bộ guốc chẵn
(Artiodactyla), bộ phụ nhai lại (Ruminantia), họ sừng rỗng (Bovidae), tộc bị
(Bovini), lồi bị (Bos primigenus, Bos javanicus, Bos gaurus, Bos frontalis, Bos
mutus, Bos sauvali, Bos taurus và Bos indicus) [20, 39]. Hệ gen bò chứa tối thiểu
22.000 gen, đã đƣợc giải trình tự đến độ bao phủ ∼7 ×. Nhiều nghiên cứu cho thấy
các thay đổi tiến hóa gen đặc trƣng ở bị trong nhiễm sắc thể theo xu hƣớng có mật
độ nhân lặp cao hơn, làm phong phú hệ gen và phần lớn các biến thể đặc trƣng của
loài trong các gen liên quan đến tiết sữa và đáp ứng miễn dịch [14].
Bò vàng Việt Nam có phân bố rộng rãi ở khắp đất nƣớc, hoặc đƣợc phân loại
theo tên địa phƣơng nhƣ: bò Hà Giang, bị Phú n, bị Thanh Hóa, bị Nghệ An,...
Nghiên cứu xác định khoảng cách di truyền trên các nhóm bị Việt Nam cho thấy bị
Hà Giang có 56% hệ gen có nguồn gốc từ loại bị châu Âu khơng có u (Bos taurus)

và 46% từ dịng bị Ấn độ có u (Bos indicus), quần thể bò vàng thuộc các khu vực
Lạng Sơn, Thanh Hóa, Phú n và bị U đầu rìu (Nghệ An) đều có nguồn từ bị Bos

15