Công nghệ sinh học ( phần 2 )
Hợp chất Flavonoid trong thực vật có hoa
“Các hợp chất flavonoid là một trong những yếu tố quyết định màu sắc
của hoa. Quá trình sinh tổng hợp flavonoid là một quá trình biến dưỡng
tổng hợp tự nhiên đã được nghiên cứu một cách rất sâu rộng. Theo đó,
hợp chất flavonoid được sinh tổng hợp theo con đường sinh tổng hợp
phenylpropanoid, chính là con đường tổng hợp thứ cấp chủ yếu trong tất
cả thực vật bật cao. Hầu hết các enzyme cũng như các đoạn gene tương
ứng cần thiết cho quá trình trên đều đã được nghiên cứu cụ thể; trong số
đó nhiều protein đã được tinh thể hóa và phân tích cấu trúc.”

Hoa hồng xanh được sản xuất tại công ty Florigene từ việc ứng dụng
thành tựu của kỹ thuật di truyền trong sắc tố hoa. Hình ảnh sử dụng
trong minh họa được sự cho phép từ Tiến sỹ T. Tanaka.
Loài người đã bị thu hút bởi màu sắc hoa có lẽ một thời gian rất dài, thậm
chí trước khi bắt đầu nền văn minh. Nhà triết học đời nhà Tống, Chu Tử
khuyên người dân trân trọng “hàng ngàn sắc tím với hàng ngàn sắc đỏ từ
những đóa hoa mùa xuân”. Hầu hết hàng ngàn sắc đỏ và sắc tím đó bắt
nguồn từ flavonoid, một nhóm sắc tố độc đáo nhưng là những sản phẩm
vô cùng phổ biến của quá trình biến dưỡng thứ cấp qua con đường
phenypropanoid.
Chức năng chủ yếu của flavonoid trong hoa là dùng để thu hút côn trùng
và các loài động vật khác giúp cho quá trình thụ phấn chéo. Cấu trúc và
sự kết hợp độc đáo của các flavonoid ở mỗi loài khác nhau tạo nên các
quang phổ cực tím và thông thường được nhìn thấy bởi các loài côn trùng
và động vật lớn hơn giúp gia tăng hiệu quả của việc thụ phấn và sự thụ
tinh của hoa. Flavonoid trong hoa còn giúp chống lại bức xạ cực tím và
có vai trò như một chất bảo vệ chống lại mầm bệnh giống như vai trò của
chúng ở những cơ quan khác của thực vật. Hơn nữa, trong nghiên cứu của
Van der Meer và cộng sự năm 1992 đã xác định được một nhóm các
flavonoid đóng vai trò quan trọng trong sự nảy mầm của hạt phấn, từ đó

phẩm. Hầu hết các protein này đều được sản xuất bởi công nghệ protein
tái tổ hợp nhờ vào việc sử dụng các hệ thống biểu hiện như vi khuẩn, nấm
men, tế bào động vật. Hệ thống biểu hiện của nấm men và tế bào động vật
có nhiều ưu điểm trong sản xuất các protein tái tổ hợp.
Ở sinh vật nhân chuẩn, các protein thường được biến đổi sau quá trình
dịch mã, điều này có liên quan mật thiết đến hoạt tính của các protein. Sự
glycosyl hóa là sự biến đổi thông dụng nhất trong các hệ thống này và nó
cần thiết cho các chức năng của protein như sự nhận diện, sự truyền tín
hiệu, sự tương tác giữa các protein và tế bào. Vì vậy, bộ máy glycosyl
hóa của các hệ thống này là một vấn đề rất quan trọng mà chúng ta cần
phải hiểu khi biểu hiện một protein nào đó.
1. Các dạng glycosyl hóa protein
1.1. Glycosyl hóa protein ở vị trí N
Sự glycosyl hóa protein ở vị trí N là quá trình biến đổi sau dịch mã được
bảo tồn ở nấm men và các eukaryote khác. Glycosyl hoá ở vị trí N bắt
đầu từ mạng lưới nội chất (ER) với sự chuyển chuỗi oligosaccharide vào
vị trí asparagine của một protein [19,20]. Vị trí gắn bao gồm trình tự ba
axit amin là Asn-Xaa-Ser/Thr nơi mà vị trí thứ hai không phải là Pro.
Chuỗi oligosaccharide này chứa 3 phân tử đường glucose ở đuôi không
khử của cấu trúc lõi Man
9
GlcNAc
2
gắn vào protein và nó bị cắt bởi các
enzyme glucosidase của lưới nội chất và enzyme α-1,2 mannosidase và đi
vào bộ máy Golgi .
Cơ chế glycosyl hóa ở vị trí N:
- Glc
3
Man


2. Sự glycosyl hóa protein ở tế bào động vật có vú
Các tế bào động vật có vú (như tế bào CHO, tế bào myeloma, tế bào
HEK) đang được ưa chuộng bởi vì bộ máy glycosyl hoá của chúng rất
giống ở người, mặc dù các phân tử đường được gắn vào protein không
hoàn toàn giống ở người, chúng vẫn được bán trên thị trường.
Các protein được glycosyl hóa ở vị trí N đều có cấu trúc nhánh chuẩn bao
gồm mannose, galctose, N-acetylglucosamine (GlcNAc) và axit
neuramic. Các protein được glycosyl hóa ở vị trí O thì bao gồm một số
lượng phân tử đường khác nhau bao gồm galactose, N-
acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, axit sialic và axit neuramic.
Kiểu mẫu glycosyl hóa các protein dược phẩm được sản xuất bởi hệ
thống tế bào động vật có vú là khác nhau và thay đổi theo từng mẻ. Vì
vậy, sự đa dạng này phải được kiểm tra lâm sàng và tiền lâm sàng. Trong
thực tế, các kiểu mẫu glycosyl hóa này có thể được thay đổi bằng cách tối
ưu hóa quy trình lên men, sử dụng các enzyme biến đổi, hoặc tạo ra
những hệ thống biểu hiện được làm giàu hoặc loại bỏ những dạng gắn
phân tử đường đặc biệt nào đó.
3. Sự glycosyl hóa protein ở hệ thống nấm men
Saccharomyces cerevisae and Pichia pastoris đang ngày càng được sử
dụng rộng rãi trong việc sản xuất các glycoprotein dược phẩm bởi dễ thao
tác, dễ sản xuất với quy mô lớn, chi phí sản xuất thấp và chu kỳ sản xuất
ngắn. Một ưu điểm khác là chúng có khả năng tạo ra các kiểu mẫu
glycosyl hóa giống nhau và đã được hiểu rõ vai trò của phần
carbonhydrate.
Các protein được glycosyl hóa ở vị trí N trong S. cerevisiae có đặc điểm
phân nhánh rất nhiều và mang rất nhiều đường mannose. Trong khi các
protein được glycosyl hóa ở vị trí O chỉ bao gồm nhiều nhất là 5 phân tử
mannose.
Sự glycosyl hóa ở vị trí N trong Pichia hầu hết bao gồm chuỗi


Endo Cắt các phân tử
glycan chứa
nhiều mannose
Endoglycosidase
H

Endo Cắt các phân tử
glycan chứa
nhiều mannose
β-galactosidase

Exo Loại bỏ các
enzyme
galactosidase
khỏi Gal-β1, 5, 8,
9
3-GlcNAc; Gal-
β1,4-GlcNAc;
Galβ1,3 GalNAc

N-glycosidase F Endo

Các glycoprotein
giữa Asn và
GlcNAc
Stalidases
(Neuraminidases)

Exo NeuAc-α2,6-Gal;