Tạo tế bào vi khuẩn Escherichia coli biểu hiện tái tổ hợp enzyme acyl thioesterase 2 (ALT2) có khả năng tổng hợp các 2-methylketone chuỗi carbon ngắn và trung bình

Tóm tắt

2-Methylketone là nhóm hợp chất hữu cơ có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm với vai trò là chất tạo mùi, tạo hương. Một số methylketone được tìm thấy trong thực vật có vai trò như chất dẫn dụ sinh học và thuốc trừ sâu tự nhiên. Đặc biệt, gần đây methylketone được xem là một nguồn hợp chất hứa hẹn cho việc sản xuất năng lượng sinh học trong tương lai vì chúng có chỉ số kích nổ cetane cao, có tính ưa nước kém hơn và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn các acid béo hiện đang được sử dụng nhiều trong sản xuất dầu diesel sinh học. Thêm vào đó, các methylketone có chuỗi carbon ngắn có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với methylketone chuỗi carbon dài. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tạo dòng và biểu hiện trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli C41(DE3) gen mã hóa enzym acyl thioesterase 2 (ALT2) được phân lập từ Arabidopsis thaliana. Khi được biểu hiện tái tổ hợp trong tế bào vi khuẩn E. coli C41(DE3), enzyme ALT2 chủ yếu sử dụng cơ chất 3-ketoacyl-ACP, những hợp chất trung gian trong con đường chuyển hóa acid béo diễn ra trong tế bào vi khuẩn, để tổng hợp các 3-ketoacid. 3-Ketoacid là những hợp chất không bền, có thể bị decarboxyl hóa thành hợp chất methylketone tương ứng có chiều dài chuỗi carbon ngắn hơn một nguyên tử carbon. Các hợp chất methylketone thoát ra từ dịch môi trường nuôi cấy được ly trích bằng hexane và phân tích thành phần bằng kỹ thuật sắc ký khí với đầu dò FID (GC-FID). Kết quả cho thấy khi được nuôi cấy cảm ứng với IPTG 0,25 mM tại nhiệt độ 37 ^oC trong 3,5 giờ tế bào vi khuẩn E. coli C41(DE3) biểu hiện tái tổ hợp enzyme ALT2 có khả năng sản sinh ra các hợp chất 2-methylketone chuỗi carbon ngắn và trung bình bao gồm 2-nonanone (9C), 2-undecanone (11C) và 2-tridecanone (13C).