Câu 7: Hệ thống tế bào chủ và vai trò của chúng trong KTdt?

Việc lựa chọn tế bào chủ yếu phụ thuộc vào mục đích của thí nghiệm tách dòng. Nếu mục đích là tách ra 1 gen để phân tích cấu trúc thì yêu cầu ở đây chỉ cần 1 hệ thống đơn giản, dễ sd. Nếu mục đích là biểu hiện thông tin di truyền ở 1 sv Eukaryotae, chẳng hạn ở t/vật, đv thì đòi hỏi phải có 1 hệ thống đặc thù hơn. hai mục đích này ko nhất thiết pải loại trừ lẫn nhau, thường thì 1 vật chủ ban đầu đơn giản đc sd để tách 1 trình tự mà đoạn này sau đó đc đua vào 1 h/thống phức tạp hơn để biểu hiện. các loại TB chủ khác nhau thường đc sd nhằm mục đích:

-         Nuôi số lượng lớn để tách plasmid cho t/nghiệm tạo dòng.

-         Dùng để biểu hiện gen, đặc biêt Eukaryotae bậc cao như đông,tv.

-         Dùng để sx các protein tái tổ hợp.

1.     Vi khuẩn Escherichia coli (E.coli)

Một TB chủ lí tưởng là 1 TB dễ nuôi cấy và dễ nhân giống, dễ dàng chấp nhận nhiều loại vactor. VK E.coli đáp ứng các yêu cầu này và đc sd rất nhiều trong kt tạo dòng. E.coli đc n/cứu rất tỉ mỉ, rất nhiều chủng khác nhau đc phân lập. Các n/cứu đó đã làm cơ sở cho sự ra đời của kt D/Truyền.

      E.coli là VK gram âm, hình que (khoảng 1μm), ko độc, thường gặp trong ruột người. Bộ gen là 1 p/tử ADN vòng tròn nằm trong vùng nhân của TB. Kích thước của p/tử ADN này khoảng 4,6 x 106 cặp base. Các qt biểu hiện của gen như phiên mã, dịch mã đc x/ra đồng thời. Sau khi mARN đc tổng hợp sẽ đc sd ngay để dịch mã mà ko qua các bước sửa đổi sau phiên mã vì gen của chúng ko có các intron. Do vậy, E.coli đc coi là 1 trong những TB vật chủ đơn giản nhất.

      Ngoài E.coli, các VK khác cũng đc dùng làm vật chủ như: Bacillus, Pseudomonas và Streptomyces,..Tuy nhiên các TB chủ này có những hạn chế nhất định, những TB chủ này đòi hỏi pải có những vector thích hợp nên việc đưa các ADN tái tổ hợp vào chúng gặp nhiều khó khăn.

2.     Nấm men Saccharomyces cerevisiae.

Nấm S. cerevisiae đc sd rộng rãi làm TB chủ trong KT DT vì rất nhiều lí do:

-         S. cerevisiae là 1 Eukaryotae đơn bào (kích thước khoảng 5 μm) đã đc n/cứu tỉ mỉ về đặc điểm DT, sinh lí nên là đối tượng mô hình n/cứu sv Eukaryotae. Có thể nuôi TB nấm men với qui mô lớn trong các bioreactor và dễ dàng thu sinh khối TB.

-         Một số S. cerevisiae có promoter mạnh và có plasmid dùng làm vector YAC biểu hiện gen.

-         S. cerevisiae có khả năng thực hiện các biến đổi sau dịch mã như đường hóa hay phosphoril hóa...để protein có đủ hoạt tính sinh học.

-         S. cerevisiae bình thường tổng hợp ít loại protein của bản thân nó, nếu đưa gen lạ tổng hợp protein mới thì sp dễ làm tinh sạch.

-         S. cerevisiae đc sd từ nhiều thế kỉ qua trong lên men bánh mì, lên men rượu bia. Do đó nó đc công nhận là vsv an toàn, hầu như ko tạo độc tố.

-         Hệ gen của S. cerevisiae có khoảng 1,35 x 107 cặp base, đã đc giải kí tự chuỗi vào năm 1996 và có k/thước nhiều hơn E.coli khoảng 3,5 lần.

Các nấm khác cũng đc dùng trong t/nghiệm tạo dòng gen như: Aspergillus, Nidulans, Neurospora crassa hoặc Pichia pastoris.

    Chức năng quan trọng của hệ thống nấm men và các hệ thống TB Eukaryotae khác là đc dùng để biểu hiện, sx các protein tái tổ hợp của Eukaryotae. Các vector biểu hiện gen ở TB nấm men cũng như ở các Eukaryotae khác gồm có ptomoter, các tín hiệu stop, khởi đầu sao chép của E.coli, khởi đầu sao chép của Eukaryotae, các gen đánh dấu chọn lọc, các vị trí nhận biết của Enzyme g/hạn.

3.     Hệ thống TB chủ thực vật.

Một số loại TB tv đc sd làm TB chủ trong các thí nghiệm thao tác gen. Tảo đơn bào, ví dụ như Chlamydomonas reinhardii (1 loại tảo lục), có tất cả những đặc tính ưu việt của vsv cộng với cấu trúc và chức năng của TB tv. Do vậy chúng đc sd ngày càng nhiều trong các t/nghiệm thao tác D/Truyền.

      Bên cạnh đó, ng/ta cũng dùng các TB TV đc nuôi cấy trong các M/Trường thích hợp để làm TB chủ.

4.     Hệ thống TB chủ động vật.

Hệ thống TB ĐV nuôi rất phức tạp, nhưng trong nhiều trường hợp cần thiết cho sự biểu hiện ra protein có hoạt tính sinh học. Các hệ thống chủ yếu gồm:

-         TB thận khỉ xanh Châu Phi (COS)

-         TB thận chuột đồng con (BHK)

-         TB thận phôi người (HEK-239)

-         TB tử cung chuột bạch (CHO)

-         TB côn trùng nuôi Baculovirus biểu hiện protein người.

-         TB tuyến trùng Ceanorhabditis elegans.