Nghiên cứu sinh tổng hợp các feruloyl- và acetyl esterase từ nấm thuộc Ascomycota và khả năng chuyển hóa sinh học các vật liệu giàu lignocellulose. Mã số: VAST.ĐLT.01/14-15

Chủ nhiệm đề tài TS. Đỗ Hữu Nghị
Đơn vị thực hiện Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên
Thời gian thực hiện 2014 - 2015
Thuộc chương trình Đề tài độc lập cấp VAST - Hỗ trợ cán bộ trẻ của Viện Hàn lâm KHCNVN
Cán bộ tham gia
Tổng kinh phí 500.000.000 đồng
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là tiếp tục tìm kiếm các esterase mới còn ít được nghiên cứu từ nấm thuộc ngành Ascomycota: sinh tổng hợp, tinh sạch và xác định các đặc tính hóa-lý cũng như tính đặc hiệu cơ chất của protein enzyme (feruloyl esterase, acetyl esterase). Nghiên cứu khả năng chuyển hóa sinh học các vật liệu giàu lignocellulose bởi các enzyme esterase tinh sạch.

Kết quả đạt được

Về Khoa học:
-    Đã phân lập và định tên khoa học 29 loài (13 họ) thuộc ngành nấm đảm Basidiomycota và nấm túi Ascomycota  bằng giải phẫu hình thái và sinh học phân tử. Sàng lọc hoạt tính enzyme 26 chủng lựa chọn cho thấy sự phân bố của feruloyl esterase (FAE) và acetyl esterase (AE) ở nhiều loài nấm, đặc biệt là các loài thuộc nấm túi Ascomycota.
-    Sinh tổng hợp, chiết tách và tinh sạch thành công 2 enzyme từ Alternaria tenuisima (AltFAE; Mw = 30,3 kDa) và Xylaria polymorpha (XpoAE; Mw = 44 kDa; pI = 3,5-3,6). Xác định đặc tính lý-hóa, động học xúc tác (Vmax, Km, kcat/Km, đối với các alky aryl ester). Trình tự 6 đoạn peptide của protein enzyme AltFAE được xác định không trùng với các peptide hoạt tính FAEđã công bố.
-    Kết quả phân tích TLC, HPLC, HPSEC cho thấy khả năng chuyển hóa lignocellulose bởi các enzyme esterase thành các sản phẩm axit hydroxycinnamic (axit ferulic, p-coumaric) và phân mảnh lignin (1-3 kDa).
Về ứng dụng:
-    2 quy trình lên men, chiết tách và tinh sạch enzyme esterase (FAE & AE) từ nấm có thể phát triển lên quy mô lớn hơn (pilot).
-    Tiềm năng ứng dụng enzyme esterase từ nấm trong sản xuất nhiên liệu sinh học (thế hệ thứ 2), hỗ trợ chiết tách các hợp chất từ thực vật, công nghiệp giấy và bột giấy…

dhnghi

Những đóng góp mới

-    Lần đầu tiên sàng lọc hoạt tính enzyme feruloyl esterase và acetyl esterase từ nấm phân lập ở Việt Nam.
-    Lần đầu tiên tinh sạch và nghiên cứu đặc tính hóa-lý, đặc hiệu cơ chất của feruloyl esterase từ nấm Alt. tenuisima (AltFAE) và acetyl esterase từ X. polymorpha (XpoAE).
-    Minh chứng khả năng chuyển hóa sinh khối thô giàu lignocellulose thành các hợp chất có giá trị cao hơn (axit ferulic, p-coumaric) và các phân mảnh hợp chất thơm (lignin) bởi đơn enzyme (XpoAE) và hỗn hợp enzyme (“enzyme cocktail” bao gồm AltFAE, XpoAE và CMCase/xylanase) xúc tác phối hợp.

Sản phẩm

Sản phẩm khoa học:
-    35 chủng nấm phân lập mới (trong đó 29 chủng định tên đến loài) lưu giữ tại phòng Sinh học thực nghiệm, Viện Hóa học các HCTN.
-    54 mg protein enzyme tinh sạch có hoạt tính feruloyl esterase (604 U) và 51,5 mg protein hoạt tính acetyl esterase (67,5 U).
-    Dữ liệu quy trình thu nhận esterase từ môi trường nuôi cấy nấm và sử dụng chúng trong chuyển hóa thành tế bào thực vật (lignocellulose).
Sản phẩm công bố:
-    1 bài báo ISI: Nghi DH, Ullrich R, Moritz F, Huong LM et al. (2015) J Korean Soc Appl Biol Chem. 58:415–421.
-    Bằng sáng chế số 15648, cấp theo Quyết định số 38425/QĐ-SHTT ngày 28/06/2016.
-    2 bài đăng trên tạp chí quốc gia:
Nghị ĐH, Giáp VĐ, Chí ĐH, Cường LH, Hương LM. (2016) TC Nông nghiệp & PTNT. 285: 56-62.
VĐ, Hương LM, Nghị ĐH. et al. (2016) TC Nông nghiệp & PTNT. 291: 103-110.

Địa chỉ ứng dụng

Kiến nghị:
Tiếp tục nghiên cứu feruloyl esterase từ nấm Alt. tenuissimavề khả năng chuyển hóa các vật liệu giàu lignocellulose; Thiết kế primer (từ kết quả trình tự peptide) và xác định gen mã hóa cho protein enzyme này. Phối hợp với các enzyme thủy phân xylan và cellulose (“enzyme cocktail”) tạo chế phẩm xúc tác hiệu quả.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".