Nghiên cứu về đặc điểm của gen chalcone synthase từ \(\textit{Pueraria lobata}\) và \(\textit{Pueraria mirifica}\) tại Việt Nam

Academia Journal of Biology - Tập 43 Số 3 - Trang 47-58 - 2021
Huynh Thi Thu Hue1, Nguyen Minh Phuong2, Nguyen Xuan Canh2
11)Institute of Genome Research, Vietnam Academy of Science and Technology2) Graduate University of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology
23)Vietnam National University of Agriculture

Tóm tắt

Hai loài thuộc chi Pueraria ((Pueraria lobata (tên đồng nghĩa: Pueraria montana var. lobata) và Pueraria mirifica (tên đồng nghĩa: Pueraria candollei var. mirifica)) là những cây thuốc cổ truyền đã được sử dụng trong y học từ thời cổ đại. Những cây này đã được sử dụng và trở thành cây thuốc bản địa có giá trị thương mại quan trọng. Hiện nay, cả rễ và hoa của P. mirifica được sử dụng như một thực phẩm chức năng và bổ sung dinh dưỡng cho phụ nữ vì nguồn phytoestrogen và dinh dưỡng phong phú của nó. Tuy nhiên, thông tin về gen của cả hai loài trong chi Pueraria (P. lobata và P. mirifica) vẫn còn hạn chế tại Việt Nam. Mục đích của nghiên cứu này là nhằm hỗ trợ hiểu biết thêm về gen Chalcone synthase (CHS) bằng cách xác định và phân tích trình tự của vùng mã hóa gen CHS được phân lập từ P. lobata và P. mirifica. Trình tự mở dài (ORF) đầy đủ của gen CHS đã được xác định với kích thước 1170 bp, mã hóa cho 389 axit amin qua phương pháp giải trình tự Sanger. Gen CHS được phân lập từ P. lobata không có sự khác biệt về trình tự với gen CHS đã được báo cáo trên GenBank (D10223.1), trong khi có sự khác biệt 26 vị trí nucleotide trong trình tự gen CHS của P. mirifica so với trình tự gen đã công bố (JQ409456.1), dẫn đến 97.78% tương đồng di truyền. Trình tự gen CHS của P. lobata và P. mirifica có quan hệ đồng hình 98.4% do có 19 khác biệt nucleotide. Các miền quan trọng dự đoán gen CHS bao gồm Chalcone-stilbene synthase N-C terminal, PLN03173, CHS-like, BH0617, fabH. Đặc biệt, dấu hiệu gia đình ‘GVLFGFGPGLTI’ của gen CHS như một phần của cấu trúc hoạt động đóng góp vào việc quyết định sản phẩm của các phản ứng cyclization thực hiện hình học của cyclization, điều này cũng được quan sát thấy ở P. lobata và P. mirifica, nhưng không được bao gồm cho tất cả các thành viên trong họ Fabaceae. Trong phân tích in sillico, các trình tự CHS của P. lobata và P. mirifica có các vùng được bảo tồn cao để duy trì cấu trúc và chức năng của chúng, do đó cần có thêm các nghiên cứu để làm rõ những điểm này.

Từ khóa

#Chalcone synthase #CHS #gene analysis #P.lobata #P.mirifica.

Tài liệu tham khảo

Austin M. B., Noel J. P., 2003. The chalcone synthase superfamily of type III polyketide synthases. Nat. Pro. Rep., 20(1): 79−110.

Birt D. F., Hendrich S., Wang W., 2001. Dietary agents in cancer prevention: flavonoids and isoflavonoids. Pharmaco Ther, 90(2-3): 157−177.

Cherdshewasart W., Subtang S., Dahlan W., 2007. Major isoflavonoid contents of the phytoestrogen rich-herb Pueraria mirifica in comparison with Pueraria lobata. J Pharm .Biomed. Anal ., 43(2): 428−434.

Cheung D. W. S., Koon C. M., Ng C.F., Leung P. C., Fung K. P., Poon S. K. S., Lau C. B. S., 2012. The roots of Salvia miltiorrhiza (Danshen) and Pueraria lobata (Gegen) inhibit atherogenic events: a study of the combination effects of the 2-herb formula. J. Ethnopharmacol., 143(3): 859−866.

Claudot A. C., Ernst D., Sandermann H., Drouet A., 1999. Cloning and characterization of two members of the chalcone synthase gene family from walnut. Plant. Physiol. Biochem., 37(10): 721−730.

Dao T.T. H., Linthorst H. J. M., Verpoorte R., 2011. Chalcone synthase and its functions in plant resistance. Phytochem. Rev., 10(3): 397−412.

Dewick, P. M., 2009. The mevalonate and methylerythritol phosphate pathways: terpenoids and steroids. Medicinal natural products: a biosynthetic approach. UK, Wiley: 187-306.

Dixon R.A., Steele C. L., 1999. Flavonoids and isoflavonoids-a gold mine for metabolic engineering. Trends. Plant. Sci., 4(10): 394−400.

Estabrook E. M., Gopalan C. S., 1991. Differential Expression of Phenylalanine Ammonia-Lyase and Chalcone Synthase during Soybean Nodule Development. Plant. Cell., 3(3): 299−308.

Ferrer J. L., Jez J. M., Bowman M. E., Dixon R. A., Noel J. P., 1999. Structure of chalcone synthase and the molecular basis of plant polyketide biosynthesis. Nat. Struct. Biol., 6(8): 775−783.

Healthstore. FSC Kudzu Capsule, 2020. Available from: http://www.healthstore.uk.com/c43206/kudzu.html. Accessed on 28 November 2020.

Hrazdina G., Lifson E., Weeden N. F., 1986. Isolation and characterization of buckwheat (Fagopyrum esculentum M.) chalcone synthase and its polyclonal antibodies. Arch. Biochem. Biophys., 247(2): 414−419.

Ichinose Y., Kawamata S., Yamada T., An C. C., Kajiwara T., Shiraishi T., Oku H., 1992. Molecular cloning of chalcone synthase cDNAs from Pisum sativum. Plant. Mol. Biol., 18(5): 1009−1012.

Iwasaki M., Inoue M., Otani T., Sasazuki S., Kurashi N., Miura T., Yamoto S., Tsugane S., 2008. Plasma isoflavone level and subsequent risk of breast cancer among Japanese women: a nested case-control study from Japan Public Health Center-base prospective study group. J. Clin. Oncol., 26(10): 1677−1683.

Keung W. M., Vallee B. L., 1998. Kudzu root: an ancient Chinese source of modern antidipsotropic agents. Phytochemistry 47(4): 499-506.

Manonai J., Chittacharoen A., Theppisai U., Theppisai H., 2007. Effect of Pueraria mirifica on vaginal health. Menopause 14(5): 919−924.

Miadokova E., Masterova I., Vlckova V., Duhova V., Toth J., 2002. Antimutagenic potential of homoisofl avonoids from Muscari racemosum. J. Ethnopharmacol ., 81(3): 381−386.

Nakajima O., Akiyama T., Hakamatsuka T., Shibuya M., Noguchi H., Ebizuka Y., Sankawa U., 1991. Isolation, sequence and bacterial expression of a cDNA for chalcone synthase from the cultured cells of Pueraria lobata. Chem. Pharm. Bull ., 39(7): 1911−1913.

Nakajima O., Shibuya M., Hakamatsuka T., Noguchi H., Ebizuka Y., Sankawa U., 1996. cDNA and Genomic DNA Clonings of Chalcone Synthase from Pueraria lobata. Biol. Pharm. Bull., 19(1): 71−76.

Pandith S. A., Ramazan S., Khan M. I., Reshi Z. A., Shah M. A., 2019. Chalcone synthases (CHSs): the symbolic type III polyketide synthases. Planta, 251(1):15

Rohde W., Dörr S., Salamini F., Becker D., 1991. Structure of a chalcone synthase gene from Hordeum vulgare. Plant. Mol. Biol., 16(6): 1103−1106.

Ryan- Borchers T. A., Park J. S., Chew B. P., McGuire M. K., Fournier L. R., Beerman K. A., 2006. Soy isoflavones modulate immune function in healthy postmenopausal women. Am. J .Clin .Nutr., 83(5): 1118−1125.

Ryder T. B., Hedrick S. A., Bell J. N., Liang X. W., Clouse S. D., Lamb. J., 1987. Organization and differential activation of a gene family encoding the plant defense enzyme chalcone synthase in Phaseolus vulgaris. Mol. Gen. Genet., 210(2): 219−233.

Sambrook J., Russell D. W., 2001. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold.

Scarpato R., Paganucci L., Bertoli A., Fiore L., Pistelli L., Federico G., 2008. Licoflavone C attenuates the genotoxicity of cancer drugs in human peripheral lymphocytes. Phytother. Res., 22(12): 1650−1654.

Shao L., Li Y., Pan A., Cheng Z., Chen M., 1995. Molecular cloning, sequencing, and expression in Escherichia coli of the chalcone synthase gene. Chin. J. Biotechnol., 11(2): 131−135.

Suh D. Y., Fukuma K., Kagami J., Yamazaki Y., Shibuya M., Ebizuka Y., Sankawa U., 2000. Identification of amino acid residues important in the cyclization reactions of chalcone and stilbene synthases. Biochem. J., 350(Pt 1): 229−235.

TGA. Australian Register of Therapeutic Goods Medicine. 2020; Available from: https://www.ebs.tga.gov.au/ Accessed on 28 November 2020.

Wanadorn P. W., 1933. A reputed rejuvenator. J. Siam. Soc. Nat. Hist., 9(1): 145−147.

Wani T. A., Pandith S. A., Gupta A. P., Chandra S., Sharma N., Lattoo S. K., 2017. Molecular and functional

characterization of two isoforms of chalcone synthase and their expression analysis in relation to flavonoid constituents in Grewia asiatica L. PloS One, 12(6): e0179155. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0179155

Wiriyaampaiwong P., Thanonkeo P., Thanonkeo S., 2012. Cloning and Characterization of Chalcone Synthase Gene from Pueraria candollei var. mirifica. J. Med. Plans. Res., 6(42): 5469−5479.