Tên đề tài: “Phân lập và tuyển chọn các vi khuẩn sợi (Actinobacteria) tạo kháng sinh trong đất rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh”

Tác giả: Nguyễn Tuấn Hải, Khóa: 2018

Ngành: Công nghệ sinh học; Mã số: 9420201. Nhóm ngành: Khoa học sự sống

Người hướng dẫn: GS.TS. Cao Ngọc Điệp - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án

Sự kháng thuốc của vi sinh vật gây bệnh đang ngày càng phổ biến, do đó, tìm kiếm các nguồn sinh vật tạo được kháng sinh mới là vấn đề cấp thiết. Nhóm vi khuẩn sợi trong đất rừng ngập mặn tạo ra nhiều sản phẩm thứ cấp ứng dụng trong việc phát triển dược phẩm nhưng chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam. Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích phân lập và tuyển chọn được các dòng vi khuẩn sợi (Actinobacteria) từ nguồn đất rừng ngập mặn huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh, có khả năng sinh tổng hợp những chất ức chế vi khuẩn gây bệnh; đồng thời xác định được các hợp chất sinh học, tạo nguồn vật liệu cho nghiên cứu sản xuất dược phẩm. Luận án có 5 nội dung chính bao gồm: (1) Phân lập vi khuẩn sợi từ đất rừng ngập mặn Cần Giờ; (2) Tuyển chọn các dòng vi khuẩn sợi có khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh thử nghiệm gồm Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli và Vibrio parahaemolyticus, và có khả năng sản xuất hợp chất sinh học có tính kháng khuẩn; (3) Nhận diện và khảo sát mối liên hệ di truyền các dòng vi khuẩn sợi tuyển chọn bằng kỹ thuật sinh học phân tử; (4) Khảo sát sự hiện diện các gen pks-I, pks-II và nrps chỉ thị cho chất kháng sinh của các dòng vi khuẩn sợi tuyển chọn; (5) Xác định hợp chất có hoạt tính sinh học của dòng vi khuẩn sợi tiềm năng nhất.

2. Những kết quả mới của luận án

Qua tuyển chọn, thu được 10 dòng vi khuẩn sợi (chiếm tỷ lệ 20,83 %) có hoạt tính kháng khuẩn. Nhiều nhất là kháng lại vi khuẩn Bacillus cereus (8/10 dòng, đạt 80%), ít nhất là kháng lại vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus (3/10 dòng, đạt 30%). Các dòng mang ký hiệu ANTHOIDONG 4.1 và ANTHOIDONG 7.1 kháng được cả 4 loài vi khuẩn gây bệnh. Đặc biệt, dòng vi khuẩn sợi ANTHOIDONG 7.1 kháng lại hai loài vi khuẩn gây bệnh cho người và vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây bệnh trên thủy sản.  Kết quả định danh cho thấy 8 dòng vi khuẩn sợi thể hiện tính kháng khuẩn tốt đều thuộc chi Streptomyces, với 8 loài, bao gồm: S. tendae, S. tanashiensis, S. parvulus, S. celluloflavus, S. aegytia, S. africanus, S. albogriseolus và S. laurentii. Gen nrps tồn tại ở tất cả 8 dòng vi khuẩn sợi, chiếm tỷ lệ 100%. Có 4 dòng vi khuẩn sợi (50%) mang gen pksI.

Với dòng vi khuẩn sợi Streptomyces albogriseolus ANTHOIDONG 7.1 xác định chọn 6 hợp chất tiêu biểu gồm: Cyclohexasiloxane, dodecaethyl; Cycloheptasiloxane, tetradecamethyl; acid 2,6 dihydroxybenzoic dẫn xuất 3TMS; Heptasiloxane, hexadecamethyl; Octasiloxane,1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15- Hexadec; và Tetracosamethyl, cyclododecasiloxane. Với dòng S. celluloflavus ANTHOIDONG 4.1 xác định chọn 7 hợp chất tiêu biểu gồm: 2-pentanone,4-hydroxy-4-methyl; Cycloheptasiloxane,tetradecamethyl; Cyclododecane; 1,1,1,3,5,7,7,7-Octamethyl-3,5-bis(trimethylsiloxy) tetrasiloxane; acid Benzoic, 2-hydroxy-1-methylethyl ester; 1-Hexadecene; và Heptasiloxane, hexadecamethyl. Các hợp chất này, nhất là siloxane, được quốc tế công bố hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và chống oxy hóa, , làm cơ sở khai thác tiềm năng dược liệu của vi khuẩn sợi đất ngập mặn, góp phần bảo vệ sức khỏe con người.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: Các dòng vi khuẩn sợi có hoạt tính kháng khuẩn cao phân lập từ đất ngập mặn là nguồn vật liệu cho nghiên cứu tinh sạch, sản xuất các sinh chất, góp phần bảo vệ sức khỏe con người.

Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu: hoạt tính sinh học của các hợp chất được xác định từ hai dòng vi khuẩn sợi Streptomyces albogriseolus ANTHOIDONG 7.1 và S. celluloflavus ANTHOIDONG 4.1 cần được tiếp tục nghiên cứu, như khả năng kháng virus và độc tính. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp cần được khảo sát nhằm tìm ra điều kiện thu hoạch tối ưu.

Thesis title: Isolation and selection of antibiotic-producing actinobacteria from Can Gio mangrove soil, Ho Chi Minh city

- Major: Biotechnology                                        Code: 9420201

- Full name of PhD student: Nguyen Tuan Hai    Year: 2018-2021

- Scientific supervisor: Prof. Dr. Cao Ngoc Diep

- Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

Drug resistance in pathogenic microorganisms is becoming more and more common, therefore, finding sources of organisms that can produce new antibiotics is an urgent issue. Actinobacteria in mangrove soil creates many secondary products used in pharmaceutical development but has not been studied much in Vietnam. This project was carried out with the aim of isolating and selecting actinobacteria strains from mangrove soil in Can Gio district, Ho Chi Minh City, capable of biosynthesizing bacterial inhibitors. Simultaneously, identify biological compounds, bring a source of materials for pharmaceutical research and production. The thesis has 5 main contents including: (1) Isolation of actinobacteria from Can Gio mangrove soil; (2) Selection of actinobacteria strains capable of inhibiting pathogenic microorganisms including Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Vibrio parahaemolyticus, and capable of producing bioactives with antibacterial properties; (3) Identify and survey the genetic relationships of selected strains using molecular biology techniques; (4) Survey the presence of pks-I, pks-II and nrps genes indicating antibiotics in selected strains; (5) Identify biologically active compounds of the most potential strains.

2. The novel aspects from the thesis

After selection, 10 actinobacteria strains with antibacterial activity were obtained (20.83%). The most resistant is against Bacillus cereus (8/10 strains, 80%), the least is Vibrio parahaemolyticus (3/10 strains, 30%). Strains named ANTHOIDONG 4.1 and ANTHOIDONG 7.1 are resistant to all 4 pathogenic bacteria. In particular, strain ANTHOIDONG 7.1 is resistant to two human pathogenic bacteria and to Vibrio parahaemolyticus causing disease in aquatic products. Identification results showed that all 8 actinobacteria strains showing good antibacterial properties belong to the genus Streptomyces, with 8 species, including: S. tendae, S. tanashiensis, S. parvulus, S. celluloflavus, S. aegytia, S. africanus, S. albogriseolus and S. laurentii. The nrps gene exists in all 8 strains, accounting for 100%. There are 4 strains (50%) carrying the pks-I gene.

The strain Streptomyces albogriseolus ANTHOIDONG 7.1, 6 typical compounds were identified, including: Cyclohexasiloxane, dodecaethyl; Cycloheptasiloxane, tetradecamethyl; 2,6 dihydroxybenzoic acid derivative 3TMS; Heptasiloxane, hexadecamethyl; Octasiloxane,1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15- Hexadec; and Tetracosamethyl, cyclododecasiloxane. With S. celluloflavus ANTHOIDONG 4.1, 7 typical compounds were identified, including: 2-pentanone,4-hydroxy-4-methyl; Cycloheptasiloxane,tetradecamethyl; Cyclododecane; 1,1,1,3,5,7,7,7-Octamethyl-3,5-bis(trimethylsiloxy) tetrasiloxane; Benzoic acid, 2-hydroxy-1-methylethyl ester; 1-Hexadecene; and Heptasiloxane, hexadecamethyl. These compounds, especially siloxane, have been internationally recognized for their antibacterial, antifungal and antioxidant activities, serving as a basis for exploiting the medicinal potential of mangrove actinobacteria, contributing to . human health protection.

3. Application prospect and suggestions for further study

Practical applicability: Actinobacterial strains with high antibacterial activity isolated from mangrove soil are a source for research on purification and production of bioactives, contributing to protecting human health.

Issues that need further research: The properties of the compounds identified from two actinobacteria strains Streptomyces albogriseolus ANTHOIDONG 7.1 and S. celluloflavus ANTHOIDONG 4.1 need to be further researched, such as antiviral and toxic properties. Factors affecting biosynthetic capacity need to be investigated to find optimal harvesting conditions.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)