Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu khả năng sinh enzyme chuyển hóa sulfated polysaccharide nguồn gốc sinh vật biển từ bộ sưu tập vi sinh vật biển nuôi cấy được ở Việt Nam
Mã số đề tài KHCBBI.01/21-23
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Hải dương học
Thuộc Danh mục đề tài Khoa học cơ bản
Họ và tên TS. Cao Thị Thúy Hằng
Thời gian thực hiện 01/01/2021 - 30/06/2025
Tổng kinh phí 1.500 triệu đồng
Xếp loại Đạt loại A
Mục tiêu đề tài

- Sàng lọc được ít nhất 05 chủng vi khuẩn/vi nấm biển có khả năng sinh enzyme chuyển hoá sulfated polysaccharide (fucoidanase/ulvan lyase) nguồn gốc sinh vật biển từ Bộ sưu tập vi sinh vật biển của Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang (NCMM).
- Tinh sạch và thu nhận được enzyme chuyển hoá sulfated polysaccharide (fucoidanase/ulvan lyase) và xác định được được đặc tính xúc tác của enzyme.
- Giải và phân tích trình tự hệ gen của 03 chủng vi khuẩn có khả năng sinh enzyme chuyển hoá sulfated polysaccharide (fucoidanase/ulvan lyase).

Kết quả chính của đề tài

-    Về khoa học:
Đề tài đã thu mẫu sinh vật biển và điều chế các cơ chất fucoidan và ulvan tự nhiên đã được thực hiện thành công. Đã xác định được đặc điểm cấu trúc của các polysaccharide mới từ loài hải sâm, ulvan từ loài rong xanh và đặc điểm thành phần hóa học của các loài rong nâu Việt Nam. Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng, đảm bảo chất lượng cao để nghiên cứu enzyme chuyển hóa sulfated polysaccharide.
Thông qua sàng lọc từ Bộ sưu tập Vi sinh vật biển NCMM, đề tài đã xác định được 22 chủng vi sinh vật biển có tiềm năng cao trong việc sinh enzyme chuyển hóa fucoidan và ulvan. Trong đó, có 17 chủng vi khuẩn biển và 05 chủng vi nấm biển. Các chủng này đã được định danh, phân loại và đăng ký trình tự 16S rDNA (đối với vi khuẩn) và ITS (đối với vi nấm) lên ngân hàng dữ liệu NCBI.
Đã giải mã và phân tích hệ gene của 04 chủng vi khuẩn tiềm năng, qua đó phát hiện các gene mã hóa enzyme chuyển hóa fucoidan và ulvan đó là các chủng Halomonas cupida 0522KB3.1, Celeribacter sp. KB4.2, Tritonibacter mobilis 0522KB7.2 và Cobetia sp. MB87.
Đã xác định được điều kiện lên men của 03 chủng vi khuẩn biển Alteromonas macleodii NCMM-KB11, Tritonibacter mobilis 0522B7.2-NITRA và Cobetia sp. MB87 và 02 chủng vi nấm biển T. longibrachiatum và A. terreus. Từ đó tiến hành nuôi cấy, tinh sạch và xác định được đặc tính xúc tác của ulvan lyase từ chủng Alteromonas macleodii NCMM-KB11 và enzyme chuyển hóa fucoidan từ chủng vi nấm T. longibrachiatum. 
-    Về ứng dụng:
    Kết quả của đề tài đã góp phần làm rõ tiềm năng khai thác enzyme chuyển hóa polysaccharide sulfate hóa từ vi sinh vật biển Việt Nam, tạo nền tảng khoa học cho việc phát triển các quy trình sản xuất oligosaccharide chức năng. Đồng thời, việc giải mã hệ gene và công bố trình tự di truyền của các chủng vi sinh vật tiềm năng mở ra hướng ứng dụng trong công nghệ enzyme tái tổ hợp, sản xuất sinh phẩm biển có giá trị cao và phát triển bền vững tài nguyên biển Việt Nam.

 

Những đóng góp mới

Đề tài đã xác định được đặc điểm cấu trúc của các polysaccharide sulfate hóa từ các nguồn sinh vật biển Việt Nam như hải sâm, rong xanh và rong nâu. Đặc biệt, fucoidan từ loài rong nâu Saccharina latissima đã được chiết xuất thành công bằng phương pháp hỗ trợ enzyme, tạo ra nguồn cơ chất đa dạng và chất lượng cao phục vụ nghiên cứu hoạt tính enzyme.
Thông qua quá trình sàng lọc, đề tài đã phân lập và tuyển chọn được 22 chủng vi sinh vật biển tiềm năng (gồm 17 chủng vi khuẩn và 5 chủng vi nấm) có khả năng sinh enzyme phân giải fucoidan và/hoặc ulvan. Các chủng này đã được định danh, phân loại và công bố trình tự di truyền (16S rDNA đối với vi khuẩn và ITS đối với vi nấm) trên cơ sở dữ liệu NCBI. Đồng thời, 4 hệ gene vi khuẩn đã được giải mã, qua đó phát hiện nhiều gene mã hóa enzyme chuyển hóa fucoidan và ulvan, đóng góp vào việc làm giàu nguồn tài nguyên di truyền vi sinh vật biển và mở ra hướng nghiên cứu enzyme mới.
Lần đầu tiên, chủng Halomonas cupida 0522KB3.1 được phát hiện mang gene mã hóa fucoidanase; đồng thời enzyme ulvan lyase từ Alteromonas macleodii và enzyme phân giải fucoidan từ nấm Trichoderma longibrachiatum đã được tinh sạch và xác định đặc tính xúc tác. Các kết quả này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc ứng dụng enzyme trong quá trình chuyển hóa polysaccharide sulfate hóa, hướng tới sản xuất oligosaccharide chức năng và các sản phẩm công nghệ sinh học có giá trị từ tài nguyên biển Việt Nam.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:

-    Công bố quốc tế: 
+ Đã công bố 02 bài báo trên tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCI-E:  
    (1) M. I. Bilan, A. S. Dmitrenok, S. P. Nikogosova, E. A. Tsvetkova, N. E. Ustyuzhanina, Cao Thi Thuy Hang, Pham Duc Thinh, Dinh Thanh Trung, Tran Thi Thanh Van, A. I. Usov & N. E. Nifantiev (2023). The Structure of Sulfated Polysaccharides from the Sea Cucumber Holothuria (Stauropora) fuscocinerea. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 49(4), 758-767.
    (2) Thuan Thi Nguyen, Roza V Usoltseva, Maria Dalgaard Mikkelsen, Vy Ha Nguyen Tran, Svetlana P Ermakova, Tran Thi Thanh Van, Anne S Meyer, Thinh Duc Pham, Vo Mai Nhu Hieu, Hang Thi Thuy Cao (2025). Structural characteristics and inhibition of tumor cell growth in vitro of enzymatically and chemically extracted fucoidans from Saccharina latissima, Journal of Applied Phycology, 1-9.
-    Công bố trên tạp chí tạp chí quốc gia:
+ 01 bài báo VAST2
(1) Cao Thi Thuy Hang, Tran Nguyen Ha Vy, Nguyen Thi Thuan, Vo Thi Dieu Trang, Hoang Hong Hanh, Ngo Thi Duy Ngoc, Phan Thi Hoai Trinh, Huynh Hoang Nhu Khanh, Tran Van Huynh, Tran Thi Thanh Van, Pham Duc Thinh (2025). Diversity of seaweed-derived marine bacteria producing sulfated polysaccharide-degrading enzymes: Isolation, Screening, and Identification, Vietnam Journal of Marine Science and Technology, 25(2), 141-150.
+ Đã công bố 02 bài báo trên tạp chí quốc gia và 01 bài báo hội nghị
(1) Cao Thi Thuy Hang, Vo Mai Nhu Hieu, Phan Thi Hoai Trinh, Thanh Thi Thu Thuy, Quach Thi Minh Thu, Tran Nguyen Ha Vy, Nguyen Thi Thuan, Tran Thi Thanh Van (2023), Structural Characteristics and Antioxidant Activities of Polysaccharide Extracted from Ulva fasciata Green Seaweed, 39 (1), 32-39, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology,
(2) Nguyễn Thị Thuận, Trần Nguyễn Hà Vy, Cao Thị Thúy Hằng, Trần Thị Thanh Vân, Võ Mai Như Hiếu, Nguyễn Ngọc Linh, Nguyễn Đình Thuất, Phạm Đức Thịnh (2024), Phân tích thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của sulfate polysaccharide chiết xuất từ rong nâu Việt Nam bằng phương pháp hóa học và hỗ trợ enzyme,  Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 30(2A),20-27.
(3) Võ Thị Diệu Trang, Cao Thị Thúy Hằng, Huỳnh Hoàng Như Khánh, Phạm Đức Thịnh, Trần Văn Huynh, Đặng Nguyễn Minh Huyền (2023). Phân lập, sàng lọc và định danh một số chủng vi khuẩn biển nguồn gốc từ rong nâu sinh fucoidanase, , Hội nghị Khoa học toàn quốc về Công nghệ sinh học, 191 – 196.
- Đào tạo: Đã đào tạo 02 Thạc sĩ
+ Đinh Thị Ngọc Huyền (2021), Tuyển chọn một số chủng vi nấm biển có khả năng sinh enzyme chuyển hóa alginate rong nâu từ hải miên ở đảo Phú Quý, Bình Thuận.
+ Nguyễn Xuân Viễn (2022), Nghiên cứu phân lập và sàng lọc các chủng vi khuẩn từ rong biển có khả năng sinh enzyme chuyển hóa alginate từ rong nâu Việt Nam.
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê)
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)
+ Bộ chủng vi khuẩn/vi nấm biển sinh fucoidanase/ulvan lyase: 
22 chủng vi sinh vật biển có khả năng chuyển hóa sulfated polysaccharide biển; Có dữ liệu về đặc điểm hình thái và đã được định danh bằng phương pháp sinh học phân tử; trình tự gen 16S rDNA/ITS được đăng ký trên GenBank (NCBI). Trong số đó 05 chủng vi sinh vật có đầy đủ dữ liệu về điều kiện lên men thích hợp (thành phần môi trường, thời gian lên men, pH, nhiệt độ).
+ 10 mg ulvan lyase tinh sạch, độ sạch ≥ 70%, hiệu suất thủy phân ulvan  ≥ 50%; dữ liệu về đặc tính xúc tác (nhiệt độ tối ưu, pH tối, nồng độ NaCl, ảnh hưởng của ion kim loại, thời gian phản ứng).
+ Cơ sở dữ liệu hệ gen của 04 chủng vi khuẩn tuyển chọn: Bộ dữ liệu gồm 04 trình tự toàn bộ hệ gen và kèm chú giải.
Các sản phẩm đang được lưu giữ tại Viện Hải dương học

 

Ảnh nổi bật đề tài
1769757586829-thuyhang.png