BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

NGUYỄN CẨM HÀ

NGHIÊN CỨU SQUALENE TỪ VI TẢO BIỂN DỊ
DƢỠNG SCHIZOCHYTRIUM MANGROVEI PQ6
ĐỊNH HƢỚNG LÀM NGUYÊN LIỆU CHO THỰC
PHẨM BẢO VỆ SỨC KHỎE, MỸ PHẨM VÀ
DƢỢC PHẨM

Chuyên ngành: Hóa sinh học
Mã số: 9 42 01 16

LUẬN ÁN TIẾN S SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS Đặng Diễm Hồng

Hà Nội – Năm 2020


i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.
TS. Đặng Diễm Hồng, nguyên Trưởng phòng Công nghệ tảo, Viện Công nghệ sinh
học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - người thầy đã định hướng,


Nguyễn Cẩm Hà


ii
Lời cam đoan
Tôi xin cam Ďoan:
Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các
cộng sự khác;
Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần Ďã
Ďược công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự Ďồng ý và cho phép
của các Ďồng tác giả;
Phần còn lại chưa Ďược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2020
Tác giả

Nguyễn Cẩm Hà


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn……………………………………………………………………...

i

Lời cam Ďoan…………………………………………………………………...


4

1.1.1.

Tính chất hóa lý của squalene…………………………………...

4

1.1.2.

Nguồn gốc và cấu trúc của squalene…………………………….

4

1.1.3

Các con Ďường sinh tổng hợp của squalene ở Ďộng vật, thực vật
và vi sinh vật……………………………………………………..

6

1.1.4

Ứng dụng của squalene………………………………………….

11

1.1.5.


Giới thiệu về chi vi tảo biển dị dƣỡng Schizochytrium……….

33

1.4.1

Đặc Ďiểm chung của chi vi tảo biển dị dưỡng Schizochytrium….

33

1.4.2.

Tình hình nuôi trồng chi vi tảo biển dị dưỡng Schizochytrium
cho sản xuất squalene……………………………………………

1.4.2.1.

Tình hình nuôi trồng chi vi tảo biển dị dưỡng Schizochytrium
cho sản xuất squalene trên thế giới……………………………......

1.4.2.2.

37
37

Tình hình nghiên cứu và nuôi trồng Schizochytrium cho sản xuất
squalene ở Việt Nam………………………………………………..............

39


2.1.4.

Các dòng tế bào………………………………………………….

46

2.1.5.

Hoá chất………………………………………………………….

46

2.1.6.

Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm…………………………………..

46

2.1.7.

Môi trường nuôi cấy……………………………………………..

47

2.2.

Phƣơng pháp nghiên cứu………………………………………

48


49

2.2.1.5.

Phương pháp xác định đường khử bằng DNSA……………………

49

2.2.1.6.

Phương pháp xác định sơ bộ hàm lượng squalene………………..

50

2.2.1.7.

Bố trí thí nghiệm nghiên cứu điều kiện nuôi trồng tối ưu của
chủng/loài tiềm năng thuộc chi Schizochytrium cho sản xuất
squalene cao …………………………………………………………...

2.2.2.

Nhóm phương pháp xác định điều kiện tách chiết và tinh sạch
squalene từ S. mangrovei PQ6……………………………………….

2.2.2.1.

S.mangrovei

PQ6………………………………………………………………………

v
Phương pháp xác định cấu trúc của squalene..............................

2.2.3.

Nhóm phương pháp xác Ďịnh các chỉ tiêu chất lượng của
squalene tách chiết từ S. mangrovei PQ6………………………..

2.2.4.

57

57

Nhóm phương pháp Ďánh giá tính an toàn và tác dụng dược lý
của squalene tách chiết từ S. mangrovei PQ6 trên Ďộng vật thực
nghiệm (in vivo) và mô hình tế bào (in vitro)…………………...

2.2.4.1

58

Nhóm phương pháp đánh giá tính an toàn và tác dụng dược lý
của squalene tách chiết từ S. mangrovei PQ6 trên mô hình in
vivo………………………………………………………………………

2.2.4.2.

58


sinh trƣởng và hàm lƣợng squalene…………………………..

3.2.1.

67

Tối ưu Ďiều kiện nuôi trồng S. mangrovei PQ6 cho sản xuất
squalene ở cấp Ďộ bình tam giác…………………………………

3.2.1.1.

65

67

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sinh trưởng và hàm lượng squalene
ở cấp độ bình tam giác………………………………………………..67

3.2.1.2.Ảnh hưởng của nồng độ cao nấm men lên sinh trưởng và hàm
3.2.1.3
3.2.1.4.

lượng squalene ở cấp độ bình tam giác ……………………………
Ảnh hưởng của nồng độ glucose ban đầu lên sinh trưởng và

69

hàm lượng squalene ở cấp độ bình tam giác………………………

70


Ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sinh trưởng và tích lũy squalene
của chủng S. mangrovei PQ6 nuôi trồng theo mẻ trong hệ thống
lên men 30 lít…………………………………………………………...

3.2.2.3

Ảnh hưởng của lên men theo mẻ có bổ sung cơ chất lên sinh
trưởng và tích lũy squalene của chủng S. mangrovei PQ6……...

3.2.2.4

81

Xây dựng quy trình tách chiết và tinh sạch squalene từ S.
mangrovei PQ6………………………………………………….

3.3.1.

79

Ảnh hưởng của tổ hợp vitamin lên sinh trưởng và tích lũy
squalene của chủng S. mangrovei PQ6………………………….

3.3.

77

86



Ảnh hưởng của các tác nhân lên hiệu quả tách chiết squalene từ
sinh khối khô S. mangrovei PQ6…………………………………….

3.3.2.2.

92

Xây dựng quy trình tách chiết và tinh sạch squalene ở quy mô
pilot từ S. mangrovei PQ6……………………………………….

3.3.2.1.

91

95

Tách chiết squalene từ dịch tế bào chủng S. mangrovei PQ6 sau
quá trình nuôi cấy lên men theo mẻ có bổ sung cơ chất …………

97

3.3.2.3.

Điều kiện tinh chế squalene bằng phương pháp sắc ký cột……...

98

3.3.2.4.



3.4.2.

109

Đánh giá mức độ tổn thương chức năng gan, thận chuột khi
dùng squalene dài ngày……………………………………………….

3.4.3.

108

Ảnh hưởng của squalene đối với một số chỉ tiêu huyết học và
sinh hóa của chuột……………………………………………………..

3.4.2.3.

108

Ảnh hưởng của squalene lên tình trạng chung và sự thay đổi thể
trọng của chuột cống trắng khi dùng dài ngày…………………….

3.4.2.2.

107

Độc tính bán trường diễn của squalene trên mô hình Ďộng vật
thực nghiệm……………………………………………………...

3.4.2.1.

lượng lipid trong tế bào gan HepG2………………………………..

3.5.2.2.

119

Cơ chế phân tử tác dụng giảm cholesterol của squalene tách
chiết từ S. mangrovei PQ6……………………………………….

3.5.4.

118

Tác dụng của squalene lên sự thay đổi hàm lượng lipid nội bào
trong tế bào gan HepG2 và RAW264.7……………………………..

3.5.3.

118

121

Tác dụng giảm triglyceride của squalene tách chiết từ S.
mangrovei PQ6…………………………………………………..

125

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………...

127


Protein G1 liên kết với ATP

ALT

Alanine aminotransferase

Alanine aminotransferase

ApoE

Apolipoprotein E

Apolipoprotein E

AST

Aspartate aminotransferase

Aspartate aminotransferase

ATP

Adenosine triphosphate

Adenosine triphosphate

CCT

Chuột cống trắng

medium

DNA

Deoxyribonucleic acid

Axít deoxyribonucleic

DO

Dissolved oxygen

Oxy hòa tan

DXP

1- deoxy-D-xylulose-5-phosphate

1- deoxy-D-xylulose-5-phosphate

EN

Ectoplasmic net

Mang lưới ngoại chất

ER

Endoplasmic reticulum


Huyết thanh phôi bò

FPP

Farnesyl diphosphate

Farnesyl diphosphate

GAPDH

Glyceraldehyde-3-phosphate
dehydrogenase

GAPDH

GC

Gas chromatography

Sắc ký khí

GPP

Geranyl diphosphate

Geranyl diphosphate

HDL-C

high

KLCT

Khối lượng cơ thể

Khối lượng cơ thể

KXPH

Không xà phòng hóa

Không xà phòng hóa

LD50

Lethal dose 50%

Liều gây chết 50% số Ďộng vật
thực nghiệm

LDL-C

Low density liporotein-cholesterol

Cholesterol gắn với lipoprotein tỷ
trọng thấp

LDL-R

Low density lipoprotein - receptor



MVA

Mevalonate

Mevalonat

NMR

Nuclear magnetic resonance

Cộng hưởng từ hạt nhân

OA

Oleic acid

Acid oleic

ORO

Oil Red O

Oil red O

PA

Palmitic acid

Palmitic acid


SKK

Sinh khối khô

Sinh khối khô

SKT

Sinh khối tươi

Sinh khối tươi

TB

Tế bào

Tế bào

TG

Triglycerid

Triglycerit

TBNF

Terbinafine

Terbinafine


Các thông số lý hóa của squalene…………………………………..…

4

Bảng 1.2

Một số tiêu chuẩn của squalene thương mại………………………….

17

Bảng 1.3.

Tính chất vật lý của một số chất lỏng siêu tới hạn (SCF)…………….

23

Bảng 1.4.

Các phương pháp tách chiết squalene từ nguồn tự nhiên……………..

24

Bảng 1.5.

Sự phân loại của lớp Labyrinthulea Ďược Ďiều chỉnh từ các nghiên của
Anderson và Cavalier-Smith (2012), Gomaa và cộng sự (2013),
Beakes và cộng sự, (2014)…………….................................................

35

mangrovei PQ6………………………………………………………...

Bảng 3.3.

84

Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp dung môi n-hexane: chloroform lên
hàm lượng và hiệu suất tách chiết lipid KXPH từ lipid tổng số của
chủng PQ6……………………………………………………………..

Bảng 3.4.

91

Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp dung môi n-hexane: chloroform lên
hiệu suất tách chiết lipid KXPH và hàm lượng squalene từ lipid tổng
số của chủng PQ6……………………………………………………...

Bảng 3.5.

91

Các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý, vi sinh vật và kim loại của squalene
tách chiết từ sinh khối S. mangrovei PQ6……………………………..

106

Bảng 3.6.

Độc tính cấp theo Ďường uống của squalene trên chuột nhắt trắng…...

Ảnh hưởng của squalene lên các chỉ số lipid máu chuột……………...

116


xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1.

Cấu trúc hóa học của squalene và tiền chất của nó……………………

Hình 1.2.

Tổng hợp squalene thông qua con Ďường MVA ở Ďộng vật có vú (A).

5

Tổng hợp squalene ở thực vật thông qua con Ďường MVA tại phần
bào tan và MEP ở lạp thể (B)………………………………………….
Hình 1.3

7

Sinh tổng hợp squalene thông qua con Ďường MEP ở vi khuẩn E. coli
(A). Sinh tổng hợp squalene ở nấm men Sacchacromyces cerevisae
(B)…………………………………………………………………

Hình 1.4.



Hình 3.4.

68

Ảnh hưởng của nồng Ďộ cao nấm men lên sinh trưởng (A) và hàm
lượng squalene (B) ở các ngày nuôi cấy khác nhau ...............................

Hình 3.3.

64

Ảnh hưởng của nhiệt Ďộ lên sinh trưởng (A) và hàm lượng squalene
(B) ở các ngày nuôi cấy khác nhau……………………………………

Hình 3.2.

41

Sơ Ďồ thí nghiệm nghiên cứu squalene tách chiết từ S. mangrovei
PQ6…………………………………………………………………….

Hình 3.1.

9

Các hệ thống bình lên men 5 lít, 10 lít, 30 lít và 150 lít cho nuôi trồng
vi tảo biển dị dưỡng S. mangrovei PQ6…..……………………………….

Hình 2.1.

80

Mật Ďộ tế bào (A), sinh khối khô (B), sản lượng squalene (C) của S.
mangrovei PQ6 và hàm lượng Ďường dư (D) trong nuôi cấy theo mẻ
có bổ sung cơ chất 81

Hình 3.12. Ảnh hưởng của tổ hợp vitamin B1, B6, B12 lên sinh khối (A), hàm
lượng squalene (B) và lượng Ďường dư (C) trong môi trường khi nuôi
cấy theo mẻ S. mangrovei PQ6

82

Hình 3.13. Hình thái tế bào chủng PQ6 ở các giai Ďoạn nuôi cấy của quá trình lên
men fed-batch. A- Trước thời Ďiểm bổ sung glucose; B- Sau khi bổ
sung glucose lên 22%

85

Hình 3.14. Ảnh hưởng của các yếu tố dung môi (A), nhiệt Ďộ (B), thời gian (C),
số lần chiết (D) tỷ lệ sinh khối/dung môi (E), chế Ďộ khuấy trộn (G),
nhiệt Ďộ sấy sinh khối (H), Ďộ ẩm sinh khối (I) lên hiệu suất tách chiết
lipid 87
Hình 3.15. Sắc ký lớp mỏng mẫu lipid không xà phòng hóa (A) và sắc ký Ďồ
squalene tinh sạch từ sinh khối chủng PQ6 (B) 92
Hình 3.16. Hàm lượng squalene qua các bước làm giàu và tách chiết từ sinh khối
S. mangrovei PQ6

92

Hình 3.17. Ảnh chạy sắc ký lớp mỏng (A) và sắc ký Ďồ của squalene tinh sạch

tinh sạch squalene thô qua cột silicagel với hệ dung môi rửa giải là nhexan/chloroform (9:1; v/v).......................................................................................... 100
Hình 3.25. Sắc ký lớp mỏng TLC (A) và kết quả phân tích HPLC (B) xác Ďịnh
sự có mặt của squalene trong các phân Ďoạn thu Ďược sau khi tách và
tinh sạch squalene thô qua cột silica gel với dung môi rửa giải là nhexane.................................................................................................................................... 100
Hình 3.26. Quy trình tách chiết squalene từ S. mangrovei PQ6…………………..

102

Hình 3.27. Ảnh minh họa sản phẩm squalene thô (A), squalene tinh sạch và hỗn
hợp acid béo (B) tách từ dịch lên men theo mẻ có bổ sung cơ chất từ
sinh khối tảo chủng PQ6………………………………………………

103

Hình 3.28. Sắc ký Ďồ HPLC của squalene chuẩn (A) và squalene tinh sạch từ
sinh khối S. mangrovei PQ6 (B)………………………………………
1

Hình 3.29. Phổ H (A) và

104

13

C (B) NMR của squalene tinh sạch từ sinh khối S.

mangrovei PQ6……………………………………………………………….

104



Hình 3.35. Ảnh hưởng của squalene lên mức Ďộ biểu hiện mRNA của các gen
tham gia vào các quá trình trao Ďổi cholesterol trong tế bào HepG2 121
Hình 3.36. Ảnh hưởng của squalene lên mức Ďộ biểu hiện gen của LXR α (A) và
LXR β (B) trong tế bào Ďại thực bào RAW264.7……………………..

122

Hình 3.37. Squalene Ďiều hòa quá trình vận chuyển ngược cholesterol và mức Ďộ
biểu hiện các gen Ďích của LXRs trong tế bào Ďại thực bào
RAW264.7…………………………………………………………….

124

Hình 3.38. Ảnh hưởng của squalene trong quá trình sinh tổng hợp triglyceride
trong tế bào HepG2 125
Hình 3.39. Sơ Ďồ tóm tắt bước Ďầu nghiên cứu cơ chế phân tử tác dụng giảm
cholesterol và tác dụng giảm lipid của squalene tách chiết từ S.
mangrovei PQ6………………………………………………………...

126


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Việt Nam có trên 3.200 km bờ biển với một nguồn sinh vật biển nhiệt Ďới rất
Ďa dạng, phong phú về thành phần loài và giàu các hợp chất tự nhiên có thể ứng
dụng trong công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, y dược.... Trong Ďó vi tảo với ưu



2
lớn. Gần Ďây một số các loài vi tảo biển dị dưỡng (VTBDD) như thraustochytrids
Ďược xem như là các nhà máy tế bào tiềm năng cho sản xuất các chất có giá trị cao
trong Ďó có squalene. Tuy nhiên việc nghiên cứu squalene ở Việt Nam mới Ďược
bắt Ďầu từ 2012, kết quả nghiên cứu mới chỉ dừng ở việc cung cấp cơ sở khoa học
ban Ďầu về hàm lượng squalene từ một số chủng vi tảo, chưa có Ďược các phương
pháp tối ưu cho tách chiết, làm giàu và tinh sạch squalene; chưa có Ďược Ďiều kiện
nuôi trồng tối ưu vi tảo tiềm năng có sức sản xuất sinh khối có hàm lượng squalene
cao; chưa có Ďược quy trình công nghệ tạo chế phẩm squalene có hoạt tính sinh học
bảo Ďảm an toàn cho sử dụng theo Ďịnh hướng làm nguyên liệu cho thực phẩm bảo
vệ sức khỏe, mỹ phẩm và dược phẩm ở Việt Nam. Chính vì vậy, chúng tôi thực hiện
Ďề tài “Nghiên cứu squalene từ vi tảo biển dị dƣỡng Schizochytrium mangrovei
PQ6 định hƣớng làm nguyên liệu cho thực phẩm bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm và
dƣợc phẩm”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Sàng lọc và xác Ďịnh Ďược Ďiều kiện nuôi trồng thích hợp của chủng
Schizochytrium mangrovei PQ6 của Việt Nam, tiềm năng lựa chọn Ďược cho sản
xuất squalene.
- Xác Ďịnh Ďiều kiện thích hợp cho tách chiết, làm sạch squalene từ sinh
khối chủng S. mangrovei PQ6 lựa chọn Ďược; Ďánh giá Ďộ an toàn và tác dụng sinh
học, dược lý của squalene tách chiết Ďược theo Ďịnh hướng làm nguyên liệu cho
thực phẩm bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm và dược phẩm.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- Sàng lọc Ďược chủng/loài vi tảo biển của Việt Nam tiềm năng cho sản xuất
squalene từ một số chủng vi tảo biển Việt Nam
- Tối ưu Ďiều kiện nuôi cấy Ďể thu Ďược sinh khối tảo có hàm lượng squalene
cao ở chủng tiềm năng lựa chọn Ďược ở quy mô bình tam giác; bình lên men 30 Lít.


- 45 g/L; và vitamin B12- 0,25g/L)) cho sinh trưởng Ďạt sinh khối khô (75,41±1,35)
g/L, hàm lượng squalene Ďạt (91,53±2,45) mg/g sinh khối khô, sản lượng squalene
Ďạt 6,9 g/L.
- Có Ďược quy trình tách chiết lượng lớn squalene từ chủng S. mangrovei
PQ6 có Ďộ tinh sạch cao 90- 95%, an toàn và Ďạt tiêu chuẩn Ďảm bảo chất lượng
Ďịnh hướng làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dược phẩm.
- Góp phần làm sáng tỏ squalene tách chiết từ chủng PQ6 có tác dụng giảm
cholesterol và tryglycerol nội bào, tăng hàm lượng cholesterol gắn với lipoprotein có tỷ
trọng cao, HDL-C và tỷ lệ HDL-C/cholesterol toàn phần trong máu; giảm cholesterol
gắn với LDL-C và VLDL-C trong máu mà không gây ảnh hưởng Ďến sự phát triển cân
nặng cơ thể và gan, cholesterol toàn phần và tryglyceride ở mô hình tế bào và Ďộng vật
thực nghiệm; bước Ďầu Ďã cung cấp cơ sở khoa học cho việc Ďịnh hướng làm nguyên
liệu cho thực phẩm bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm và dược phẩm có.

6. Bố cục của luận án
Luận án gồm 148 trang, trong Ďó phần mở Ďầu 3 trang; Tổng quan tài liệu 39
trang; Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 22 trang; Kết quả và thảo luận 62 trang; Kết
luận và kiến nghị 2 trang; Danh mục các công trình Ďã công bố 2 trang; Tài liệu tham
khảo 18 trang gồm 179 tài liệu. Trong luận án có 19 bảng, 45 hình và 28 trang phụ lục.


4

CHƢƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về squalene
1.1.1. Tính chất hóa lý của squalene
Squalene có cấu tạo (2,6,10,15,19,23-hexanmethyltetracosa-2,6,10,14,18,22hexane) - là một chất trao Ďổi trung gian quan trọng trong sinh tổng hợp sterol và
triterpenes ở Ďộng vật và thực vật.
Squalene là một chất lỏng dạng dầu, trong suốt với trọng lượng phân tử là

110 C
381 g/100g
2728, 1668, 1446, 1380, 1150, 1180,
-1
964, 835 cm
~ 32 mN/m
0,124 mg/L

1.1.2. Nguồn gốc và cấu trúc của squalene
Squalene Ďược phát hiện vào năm 1096 bởi nhà nghiên cứu người Nhật, TS.
Mitsumaru Tsujimoto, một chuyên gia về dầu và chất béo tại trạm kiểm Ďịnh Công
nghiệp Tokyo. Ông Ďã phân tách phần không xà phòng hóa từ dầu gan cá mập
“kuroko - zame” và khám phá ra sự tồn tại một lượng lớn hydrocacbon không bão
hòa. Tại thời Ďiểm Ďó, TS. Mitsumaru Tsujimoto không phân tách Ďược hợp chất
này. Tuy nhiên, ông Ďã thu Ďược thành phần bromine dưới dạng bột màu trắng,
o

phân hủy ở 155 C, trong Ďó chứa 26,93% C, 3,94% H và 69,28% Br. Ông Ďưa ra


5
công thức cho hợp chất này là C 10H18Br4. Mười năm sau, TS. Tsujimoto M. Ďã
thành công trong việc chưng cất chân không một phân Ďoạn của dầu từ gan của hai
con cá mập biển sâu, một hydrocacbon không bão hòa với công thức C 30H50, Ông
gọi nó là “squalene”, từ gốc Latin là “Squalus” (cá mập) [4, 5].
Năm 1934, Robinson Ďã công bố cấu trúc vòng của squalene với phân tử
steroit. Năm 1936, cấu trúc sinh học của squalene Ďược mô tả lần Ďầu tiên bởi nhà
nghiên cứu Paul Karrer - người cũng Ďã khám phá ra cấu trúc hóa học của vitamin
A và E [6].
Theo công bố của Kohno và cộng sự (1995) thì squalene là một hydrocarbon

các Ďơn vị isopentenyl, iso pentenyl di-phosphate (IPP) thông qua con Ďường
mevalonate (MVA) và dimethyl-allyl-diphosphate (DMAPP) thông qua con Ďường
methylerytritol phosphate (MEP) [12, 8]. Sự tổng hợp squalene thông qua con Ďường
MVA bắt Ďầu với sự kết hợp của một acetyl-CoA với một acetyl-CoA khác bởi
acetoacetyl-CoA synthase. Enzyme này Ďược gọi là transferyl acetyl-CoA hoạt Ďộng
từ sự hình thành của acetoacetyl-CoA. Chuỗi phản ứng từ acetoacetyl CoA Ďến
mevalonate tiếp tục tạo thành 3-hydroxy-3 methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) với sự có
mặt của adenosine triphosphate (ATP) Ďể tạo thành mevalonate 5-phosphate [13]. Sau
Ďó, tiếp tục phosphoryl hóa bởi phosphomevalonate kinase với sự hiện diện của ATP
Ďể tạo thành mevalonate 5-diphosphate. Tiếp theo, decacboxyl hóa bằng decarboxylase
5-diphosphate mevalonate Ďể tạo thành IPP, từ Ďây nó là chất cơ bản Ďể xây dựng các
hợp chất polyprenyl. DMAPP sau Ďó Ďược tạo thành bằng cách Ďồng phân hóa IPP
thông qua isopentanyl diphosphate isomerase. Phản ứng ngưng tụ của IPP với DMAPP
khi có mặt của farnesyl diphosphate synthase Ďã tạo thành geranyl diphosphate (GPP)
và sau Ďó có quá trình ngưng tụ tiếp tục với một IPP khác Ďể tạo thành farnesyl
diphosphate (FPP). Cuối cùng, squalene synthase Ďược xác Ďịnh là enzyme xúc tác
cho sự hình thành gián tiếp NADPH của squalene với FPP là cơ chất [14, 15, 11]. Sinh
tổng hợp squalene thông qua con Ďường MEP do sự kết hợp của hai phân tử FPP. Quá
trình sinh tổng hợp ở các vi sinh vật này bắt Ďầu bằng sự hình thành 1- deoxy-Dxylulose-5-


7
phosphate (DXP) trong Ďó DXP-synthase và các enzyme khác tham gia Ďể hình thành
IPP và DMAPP. Các bước còn lại từ IPP Ďến FPP giống hệt với con Ďường MVA.

Con đường sinh tổng hợp squalene ở động vật có vú [8]
Ở các tế bào Ďộng vật, sự tổng hợp cholesterol (Hình 1.2A) xảy ra thông qua
con Ďường MVA/isoprenoid. Con Ďường này bắt Ďầu với acetyl-CoA, Ďược chuyển
thành HMG-CoA và sau Ďó Ďược khử bằng 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA
reductase (HMGR) thành MVA. Sự Ďiều hòa Ďược duy trì bằng cách kích hoạt hoặc

Con đường sinh tổng hợp squalene ở vi sinh vật [8]
Sự tổng hợp squalene ở vi sinh vật khác nhau là khác nhau và tùy theo loài.
Các vi sinh vật nhân sơ (như E. coli) hay sinh vật nhân chuẩn (như Saccharomyces
cerevisea, Torulaspora delbrueckii và Chlamydomonas reinhardtii) sản xuất
squalene thông qua con Ďường MEP bởi sự kết hợp của hai phân tử FPP. Quá trình
sinh tổng hợp ở các vi sinh vật này bắt Ďầu bằng sự hình thành 1- deoxy-Dxylulose-5-phosphate (DXP) trong Ďó DXP-synthase và các enzyme khác tham gia
Ďể hình thành IPP và DMAPP. Các bước còn lại từ IPP Ďến FPP giống hệt với con
Ďường MVA. Không giống như con Ďường MVA, con Ďường MEP thường là
không tạo ra squalene, nhưng với những tiến bộ Ďạt Ďược về kỹ thuật trao Ďổi chất
và sinh tổng hợp Ďã cho phép tạo ra một gen mã hóa cho squalene synthase dị hợp
có thể mở rộng con Ďường MEP Ďể tạo ra squalene.
Như vậy, con Ďường MEP xảy ra chủ yếu ở vi khuẩn có nhân thật
(eubacteria) và vi khuẩn lam (cyanobacteria), trong khi MVA Ďược tìm thấy trong
vi khuẩn cổ (archaea) và một số ít eubacteria. Nhiều nghiên cứu Ďã xác Ďịnh vai trò
của sterol trong các tế bào nhân chuẩn Ďã Ďược thực hiện với nấm men như một hệ
thống mô hình nhân chuẩn. Ảnh hưởng của sterol Ďến Ďộ bền màng, tính thấm của
màng, sử dụng nguồn năng lượng và hoạt Ďộng của ATPase gắn màng Ďã Ďược nghiên
cứu bằng cách sử dụng các nấm men Ďột biến có khiếm khuyết ở con Ďường


9
sinh tổng hợp ergosterol. Giống như trong các tế bào nhân chuẩn khác, sự hình
thành các sterol trong nấm men có thể Ďược chia thành hai phần. Phần Ďầu tiên có
tên là mevalonate hoặc con Ďường isoprenoid bắt Ďầu với acetyl-CoA và dẫn Ďến
sự hình thành của FPP Ďược sử dụng làm chất nền cho các tuyến sinh tổng hợp tiếp
theo (Hình 1.3).

A

B