การแสดงออกของยีน desaturases ที่ระยะการเจริญเติบโตต่างๆใน spirulina platensis : transcription and translation

Transcriptional- and translational expression of desaturase genes at various growth phases of Spirulina platensis

Name: รยากร ยุทธนาสิริกุล

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี. สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ

Name: Rayakorn Yutthanasirikul

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Bioresources and Technology. Biotechnology

keyword: การแสดงออกของยีน

; ระยะการเจริญเติบโต

; spirulina platensis

; Desaturase

; Transcription

; Translation

; Gene Expression

Abstract: ใน spirulina platensis กระบวนการสังเคราะห์ GLA มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการเติมพันธะคู่คือ ^9- ^12- ^6 desaturase ซึ่งเติมพันธะคู่ที่ตำแหน่ง ^9 ^12 ^6 ของ stearic acid [C18:0] oleic acid [C18:1^9] และ linoleic acid [C18:2^9,12] ตามลำดับเอนไซม์ทั้งสามชนิดถูกสร้างโดยการทำงานของ desC, desA desD ตามลำดับ วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาการแสดงออกของยีน desaturases ดังกล่าวที่ระยะการเจริญเติบโตต่างๆ ของ S.platensis Z19/2 ในระดับ transcription โดยวิธี Reverse transcription polymerase chain reaction [RT-PCR] โดยใช้ 16S rRNA เป็น internal control เนื่องจากพบว่ามีการแสดงออกของยีนคงที่ตลอดระยะการเจริญเติบโตแต่จะลดลงในระยะ death และศึกษาการแสดงออกในระดับ translation โดยวิธี Western Blot Analysis ในพลาสมา และ ไทลาคอยด์เมมเบรน ผลจากการศึกษาพบว่า ระยะการเจริญเติบโตมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน desaturase โดยการแสดงออกของยีน desC and desD เพิ่มขึ้นสูงสุดในช่วงกลางระยะ log (ชั่วโมงที่ 92) การเพิ่มขึ้นของยีน desC สอดคล้องกับปริมาณเอนไซม์ ^9 desaturase ในพลาสมาเมมเบรน อาจเนื่องมาจากในช่วงแรกเซลล์ต้องการเอนไซม์ ^9 desaturase ปริมาณมากเพื่อเปลี่ยน C18:0 ไปเป็น C18:1^9 ซึ่งเป็น substrate ในการสังเคราะห์ C18:2^9,12 และ C18:3^6,9,12 ต่อไปแต่ในไทลาคอยด์เมมเบรนปริมาณเอนไซม์ ^9 desaturase ค่อนข้างคงที่ตลอดการทดลอง ส่วนการ เพิ่มของยีน desD สอดคล้องกับปริมาณของเอนไซม์ ^6 desaturase ที่เพิ่มขึ้นทั้งในพลาสมา และไทลาคอยด์เมมเบรน หลังจากนั้นการแสดงออกของยีน desC desD ลดลง และมีแนวโน้มค่อนข้างคงที่ในระยะ stationary ซึ่งผลที่ได้สอดคล้องกับปริมาณของเอนไซม์ ^9 desaturase ในพลาสมาเมมเบรน และ ^6 desaturase ในพลาสมา และ ไทลาคอยด์เมมเบรน ซึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลงผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ายีน desC ในพลาสมาเมมเบรนถูกควบคุมที่ระดับ transcription ขณะที่ในไทลาคอยด์เมมเบรนถูกควบคุมที่ระดับ translation ส่วนยีน desA พบว่ามีการแสดงออกคงที่ตลอดระยะการเจริญเติบโต แต่กลับพบว่าเอนไซม์ 45 kDA- และ 40 kDa-^12 desaturase ในไทลาคอยด์เมม เบรนเพิ่มขึ้นสูงสุดในช่วงเริ่มแรกระยะ log หลังจากนั้นลดลง และคงที่ถึงระยะ early stationary แต่เมื่อเซลล์เข้าสู่ช่วงปลายระยะ stationary ปริมาณเอนไซม์เพิ่มขึ้นสูงอีกครั้งหนึ่ง ส่วนปริมาณเอนไซม์45 kDA-^12 desaturase ในพลาสมาเมมเบรน พบว่าเพิ่มขึ้นสูงสุดในช่วงปลายระยะ log หลังจากนั้นลดลงในช่วงเริ่มแรกระยะ stationary และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าสู่ช่วงปลายระยะ stationaryในขณะที่ C18:2^9,12 ค่อนข้างคงที่ตลอดระยะการเจริญเติบโต แต่เพิ่มสูงขึ้นเมื่อเซลล์เข้าสู่ช่วงปลายระยะ stationary และ death [12] อาจเนื่องมาจากในช่วงแรกของการเจริญปริมาณเอนไซม์ ^12 desaturase สูงขึ้นเพื่อเปลี่ยน C18:1^9 ไปเป็น C18:2^9,12 แต่ขณะเดียวกันเอนไซม์ ^6 desaturase ก็มี ปริมาณสูงขึ้นด้วย ทำให้ C18:2^9,12 เปลี่ยนเป็น C18:3^6,9,12 ทำให้ปริมาณ C18:2^9,12 ไม่ค่อยมีการ เปลี่ยนแปลง ส่วนในช่วงปลายระยะ stationary ปริมาณ C18:2^9,12 ที่สูงขึ้นนั้นสอดคล้องกับปริมาณเอนไซม์ที่เพิ่มขึ้นในช่วงดังกล่าว และอาจเป็นผลมาจากการที่ปริมาณเอนไซม์ ^6 desaturase ลดลงทำให้เกิดการสะสมของ C18:2^9,12 มากขึ้นด้วย จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่ายีน desA ในพลาสมาและไทลาคอยด์เมมเบรน น่าจะถูกควบคุมที่ระดับ translation

Abstract: In Spirulina platensis, the synthesis of ?-linolenic acid (GLA) involves three desaturases, ?9- ?12- and ?6 desaturase. These enzymes introduce double bonds at ?9 ?12 and ?6 position of stearic acid (C18:0), oleic acid (C18:1?9) and linoleic acid (C18:2?9,12), which are regulated by desC, desA and desD, respectively. This thesis aims to study the expression of desaturase genes at various growth phases of S. platensis Z19/2 at the transcriptional level by Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) using 16S rRNA as an internal control (because of its constance throughout the experiment before decreasing in the death phase) and the translational level in the plasma and thylakoid membrane by western blot analysis. The results demonstrated the effect of growth phase on the expression of desaturase genes. The expression of desC and desD increased in the mid log phase (92 hours) corresponding to high level of ?9 desaturase in the plasma membrane. This might be because of ?9 desaturase is initially needed by the cells for the transformation of C18:0 to C18:1?9, which is the precursor of C18:2?9,12 and C18:3?6,9,12. However, ?9 desaturase in the thylakoid membrane was at a constant level. The increase of desD expression corresponded to ?6 desaturase in the plasma and thylakoid membrane. After that, desC and desD expression decreased and kept at constant level in the stationary phase, corresponding to ?9 desaturase in the plasma membrane and ?6 desaturase in the plasma and thylakoid membrane. The results demonstrated that the expression of desC was regulated at the transcriptional level in the plasma membrane, but at the translational level in the thylakoid membrane, whereas the desD was regulated at the transcriptional level in both the plasma and thylakoid membrane. In the case of desA, the constant level of gene expression during various growth phases was found. However, 45 kDa- and 40 kDa-?12 desaturases in the thylakoid membrane increased in the early log phase, and changed to decreased and then to constant level until the early stationary phase. Finally, this enzyme was increased again in the late stationary phase. On the other hand, 45 kDa-?12 desaturase in the plasma membrane increased in the late log phase and decreased in the early stationary phase and then to increase in the late stationary phase. Nevertheless, the level of C18:2?9,12 was constant during various growth phases, but increased in the late stationary and death phase [12]. This might be due to the increase of ?12 desaturase that is required for transformation of C18:1?9 to C18:2?9,12. However, ?6 desaturase increased that affects transformation of C18:2?9,12 to C18:3?6,9,12. Therefore, C18:2?9,12 was not changed. In the late stationary, the increase of C18:2?9,12 corresponded to the increase level of ?12 desaturase and the decrease level of ?6 desaturase, resulting in the accumulation of C18:2?9,12. The results indicated that desA in the plasma and thylakoid membrane were regulated at the translational level.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

Address: กรุงเทพมหานคร (Bangkok)

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: มารศรี เรืองจิตชัชวาลย์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: อภิรดี หงส์ทอง

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: Marasri Ruengjitchatchawalya

Role: Advisor

Name: Apiradee Hongsthong

Role: Advisor

Created: 2548

Modified: 2552-02-03

Issued: 2551-07-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

text/plain

ISBN: 9741850018

CallNumber: BIT532

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT532.pdf	2.42 MB	47	2020-01-30 16:39:33
2	BIT532ab.pdf	85.73 KB	24	2019-05-13 20:55:49
3	BIT532abth.txt	7.69 KB	16	2018-05-10 19:27:01
4	BIT532aben.txt	3.42 KB	14	2018-05-10 19:27:01

ใช้เวลา

0.049417 วินาที