Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm Ký Sinh Côn Trùng

Tổng quan nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ nấm. Khám phá cấu trúc, hoạt tính sinh học và ứng dụng tiềm năng của các hợp chất này.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thùy Vân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Dương Minh Lam
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu đa dạng và sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ Sinh học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Nấm và nấm ký sinh côn trùng
• 1.1.1. Giới thiệu về nấm
• 1.1.2. Nấm ký sinh côn trùng
• 1.2. Nấm ký sinh côn trùng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide
• 1.2.1. Đa dạng nấm ký sinh côn trùng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide
• 1.2.2. Con đường sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide ở nấm
• 1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện nuôi cấy của nấm ký sinh côn trùng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide
• 1.2.4. Lựa chọn môi trường nuôi cấy
• 1.3. Tách chiết, tinh sạch và nghiên cứu cấu trúc cyclooligomer depsipeptide từ nấm ký sinh côn trùng
• 1.3.1. Nghiên cứu cấu trúc
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu và đối tượng nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.1.3. Môi trường
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp vi sinh vật học
• 2.2.2. Các phương pháp sinh học phân tử
• 2.2.3. Phương pháp tách chiết và tinh sạch cyclooligomer depsipeptide
• 2.2.4. Các phương pháp phân tích
• 2.2.5. Phương pháp toán học
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đa dạng nấm ký sinh côn trùng phân lập từ mẫu thu ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.1.1. Kết quả phân lập và nghiên cứu đặc điểm của nấm ký sinh côn trùng ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.1.2. Một số nhận xét về đa dạng các chủng nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.2. Khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của các chủng nấm ký sinh côn trùng đã phân lập
• 3.3. Định loại chủng nấm CPA14V bằng đặc điểm hình thái và sinh học phân tử
• 3.3.1. Đặc điểm hình thái của chủng nấm CPA14V
• 3.3.2. Định loại chủng nấm CPA14V bằng phương pháp sinh học phân tử
• 3.4. Nghiên cứu môi trường và điều kiện nuôi cấy sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.4.1. Lựa chọn môi trường lên men sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide
• 3.4.2. Ảnh hưởng của độ pH môi trường đến sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng C
• 3.4.3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.4.4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.5. Nghiên cứu tách chiết, tinh sạch và xác định cấu trúc cyclooligomer depsipeptide từ C
• 3.5.1. Tách chiết và tinh sạch cyclooligomer depsipeptide từ C. cateniannulata CPA14V ở quy mô phòng thí nghiệm
• 3.5.2. Xác định cấu trúc hóa học của cyclooligomer depsipeptide
• 3.6. Nghiên cứu khảo sát một số hoạt tính sinh học của các cao chiết tổng, phân đoạn và chất sạch beauvericin của chủng nấm C
• 3.6.1. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro
• 3.6.2. Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa
• 3.6.3. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm Khám phá tiềm năng

Trong bối cảnh tìm kiếm các hoạt chất sinh học từ nấm mới, nhóm Cyclooligomer Depsipeptide (COD) nổi lên như một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn. Đây là một nhóm Depsipeptide vòng đặc biệt, được sinh tổng hợp bởi các vi sinh vật, chủ yếu là nấm, thông qua con đường peptide ngoài ribosome [47, 158]. Các hợp chất tự nhiên từ nấm này đặc trưng bởi cấu trúc vòng, kết hợp cả liên kết amide và liên kết ester giữa các amino acid và hydroxy-acid [17, 101, 121]. Sự hiện diện của liên kết ester trong vòng mang lại cho COD những đặc tính hóa học và sinh học độc đáo, khác biệt so với các peptide thông thường.

Đáng chú ý, nấm ký sinh côn trùng đã được chứng minh là nguồn cung cấp COD phong phú nhất [196]. Các loại nấm này, như Beauveria, Fusarium, Cordyceps, và Isaria, sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp của nấm có phổ hoạt tính sinh học rộng. Những hoạt tính này bao gồm khả năng diệt côn trùng, gây độc tế bào, kháng virus, chống sốt rét, chống khối u, và ức chế enzyme [73, 75, 93, 106, 116, 128, 156, 176, 211]. Đặc biệt, tiềm năng của COD trong phòng chống ung thư và ức chế sự sinh trưởng của nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau ở người đang thu hút sự quan tâm lớn từ giới khoa học [72, 107, 197].

Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm mở ra những triển vọng mới trong việc phát triển các kháng sinh Depsipeptide thế hệ mới, thuốc chống ung thư từ nấm, và các tác nhân điều trị hiệu quả cho nhiều bệnh lý nan y. Các hợp chất như beauvericin, enniatin, và bassianolide là những ví dụ điển hình về COD đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, thể hiện hoạt tính mạnh mẽ chống lại vi khuẩn Gram dương, Gram âm và nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau [131, 194]. Việc hiểu rõ cấu trúc hóa học Depsipeptide và cơ chế tác động Depsipeptide là nền tảng để khai thác tối đa giá trị của những thành phần hoạt tính nấm quý giá này. Việt Nam, với đa dạng sinh học phong phú, đặc biệt ở các khu bảo tồn thiên nhiên, đang là một địa điểm tiềm năng để khám phá các chủng nấm mới và COD độc đáo, góp phần vào sự phát triển của Hóa dược và công nghệ sinh học nấm toàn cầu. Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thị Thùy Vân năm 2022 đã chứng minh điều này qua việc khám phá COD từ nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn.

1.1. Depsipeptide vòng là gì Định nghĩa và Cấu trúc hóa học Depsipeptide độc đáo

Depsipeptide vòng là một phân lớp của các peptide, được đặc trưng bởi sự hiện diện của một hoặc nhiều liên kết ester bên cạnh các liên kết amide thông thường trong cấu trúc mạch vòng [17, 101, 121]. Các Cyclooligomer peptide thường được cấu tạo từ 2, 3 hoặc 4 đơn phân, mỗi đơn phân gồm ít nhất một 2-hydroxycarboxylic acid và một 2-amino acid [169]. Điểm đặc biệt của cấu trúc hóa học Depsipeptide này là việc hình thành liên kết ester giữa nhóm carboxyl C-terminus và nhóm hydroxyl của hydroxy-acid, có thể là α-hydroxy acid, β-hydroxy acid hoặc hydroxy-acid chuỗi dài [173]. Sự sắp xếp xen kẽ, đều đặn của các liên kết ester trong vòng thường tạo nên cấu trúc đối xứng, như trong trường hợp của beauvericin và enniatin [169]. Danh pháp Depsipeptide thường được đặt dựa trên số lượng đơn phân và các acid amin/hydroxy acid cấu thành. Sự đa dạng trong thành phần amino acid, đặc biệt là sự methyl hóa nhóm N-terminal của amino acid, cũng góp phần tạo nên sự phong phú về đặc tính Depsipeptide và hoạt tính sinh học của chúng. Những đặc điểm cấu trúc này làm cho Depsipeptide vòng trở thành những phân tử phức tạp, đòi hỏi các kỹ thuật phân tích hóa học hiện đại để xác định chính xác.

1.2. Nấm ký sinh côn trùng Nguồn phong phú của Hoạt chất sinh học từ nấm

Nấm ký sinh côn trùng (Entomopathogenic fungi - EPF) đại diện cho một nhóm vi sinh vật có vai trò sinh thái quan trọng và là kho tàng tiềm năng của các hợp chất tự nhiên từ nấm [96]. Với gần 2000 loài được ghi nhận, EPF có khả năng sinh tổng hợp đa dạng các chất chuyển hóa thứ cấp của nấm, bao gồm cyclic depsipeptide, peptide, dẫn xuất amino acid, polyketide và terpenoid [48, 196]. Nhóm nấm dược liệu này sản xuất ra các hoạt chất sinh học từ nấm có phổ hoạt tính mạnh, thu hút sự chú ý đặc biệt từ các nhà nghiên cứu Hóa học tự nhiên và Hóa dược. Trong số đó, Cyclooligomer Depsipeptide chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các hoạt chất được phát hiện từ EPF [196]. Các chi nấm như Beauveria, Fusarium, Isaria, và Cordyceps là những ví dụ điển hình về nguồn cung cấp dồi dào các Depsipeptide vòng với hoạt tính đáng kinh ngạc [13, 169, 196]. Khả năng của những loài nấm này trong việc tổng hợp các phân tử phức tạp như vậy thông qua con đường non-ribosomal peptide synthetase (NRPSs) làm nổi bật tầm quan trọng của chúng trong công nghệ sinh học nấm và việc tìm kiếm các ứng dụng y dược mới. Việc khám phá các khu vực đa dạng sinh học cao như Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn ở Việt Nam có thể tiết lộ thêm nhiều loài nấm ký sinh côn trùng độc đáo, mở rộng nguồn tìm kiếm thành phần hoạt tính nấm và peptide kháng khuẩn mới.

II. Thách thức chính khi Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide và cách vượt qua

Việc Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm đòi hỏi sự kết hợp phức tạp giữa các kỹ thuật vi sinh, hóa học và sinh học phân tử. Một trong những thách thức lớn nhất là tìm kiếm và phân lập các chủng nấm có khả năng sản xuất COD với hàm lượng cao và ổn định. Sự đa dạng sinh học của nấm rất lớn, nhưng chỉ một phần nhỏ các loài được biết đến có khả năng sinh tổng hợp các peptide vòng có giá trị dược lý [196]. Hơn nữa, việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để kích thích nấm sản xuất hoạt chất sinh học từ nấm này là một quá trình tốn kém và phức tạp, đòi hỏi sự điều chỉnh tỉ mỉ về nguồn carbon, nguồn nitơ, pH và nhiệt độ môi trường [91, 135, 203].

Sau khi nuôi cấy, việc phân lập Depsipeptide và tinh sạch chúng từ dịch nuôi cấy hoặc sinh khối nấm là một rào cản đáng kể. Các hợp chất tự nhiên từ nấm này thường tồn tại trong hỗn hợp phức tạp với nhiều chất chuyển hóa thứ cấp của nấm khác, đòi hỏi các kỹ thuật tách chiết và tinh sạch chuyên biệt, tốn thời gian và chi phí. Dung môi và phương pháp tách chiết cần được lựa chọn cẩn thận dựa trên độ phân cực và đặc tính Depsipeptide cụ thể [133]. Các phương pháp sắc ký, đặc biệt là sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), dù hiệu quả nhưng vẫn là những quy trình phức tạp và cần được tối ưu hóa cho từng loại COD [212].

Cuối cùng, việc xác định cấu trúc hóa học Depsipeptide là một bước then chốt nhưng cũng đầy thách thức. Các kỹ thuật quang phổ như NMR (Nuclear Magnetic Resonance) và MS (Mass Spectrometry) là không thể thiếu, song việc giải đoán phổ của các phân tử phức tạp như COD yêu cầu chuyên môn cao và kinh nghiệm dày dặn [26, 215]. Đặc biệt, với các COD mới chưa từng được biết đến, việc xác định cấu trúc có thể kéo dài và gặp nhiều khó khăn. Vượt qua những thách thức này là điều kiện tiên quyết để khám phá toàn diện tiềm năng của Depsipeptide vòng trong lĩnh vực Hóa dược và công nghệ sinh học nấm, mở đường cho các ứng dụng Depsipeptide đột phá.

2.1. Phân lập Depsipeptide và tinh sạch Những trở ngại trong chiết xuất nấm

Quá trình phân lập Depsipeptide từ nấm là bước khởi đầu quan trọng nhưng đầy rẫy khó khăn. Đầu tiên, việc tìm kiếm chủng nấm có khả năng sản xuất COD cao đòi hỏi sàng lọc hoạt tính sinh học trên một số lượng lớn mẫu nấm [19]. Ngay cả khi đã có chủng nấm tiềm năng, việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để chúng sinh tổng hợp COD với năng suất cao vẫn là một bài toán phức tạp. Sau khi nuôi cấy, việc chiết xuất nấm để thu nhận Depsipeptide vòng thường sử dụng các dung môi hữu cơ như methanol hoặc ethyl acetate, nhưng hiệu quả có thể thay đổi tùy thuộc vào độ phân cực của COD và ma trận nấm [133, 168, 201]. Giai đoạn tinh sạch Depsipeptide càng phức tạp hơn, đòi hỏi kết hợp nhiều kỹ thuật sắc ký khác nhau như sắc ký cột, sắc ký bản mỏng (TLC), và đặc biệt là sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [38, 212]. Mỗi loại COD có đặc tính Depsipeptide và độ phân cực khác nhau, do đó việc tìm ra hệ dung môi và pha tĩnh/động tối ưu cho quá trình tinh sạch là một thách thức lớn. Việc thu được Cyclooligomer Depsipeptide tinh khiết ở quy mô đủ lớn cho các nghiên cứu tiếp theo đòi hỏi nhiều thời gian, chi phí và chuyên môn kỹ thuật.

2.2. Xác định Cấu trúc hóa học Depsipeptide Yêu cầu về công nghệ và chuyên môn cao

Sau khi tinh sạch Depsipeptide thành công, bước tiếp theo là xác định cấu trúc hóa học Depsipeptide. Đây là một giai đoạn then chốt nhưng cũng đòi hỏi công nghệ cao và chuyên môn sâu về Hóa học tự nhiên. Để xác định công thức phân tử và cấu trúc không gian của Depsipeptide vòng, các nhà khoa học thường dựa vào tổ hợp các phương pháp quang phổ hiện đại [26]. Phổ khối lượng (MS), đặc biệt là HRESI-MS, giúp xác định khối lượng phân tử chính xác và công thức nguyên tố. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) một chiều (1H NMR, 13C NMR, DEPT) và hai chiều (COSY, HSQC, HMBC, NOESY) cung cấp thông tin chi tiết về các loại proton, carbon, các nhóm chức và mối liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử [215]. Tuy nhiên, việc giải đoán các phổ này, đặc biệt đối với các Cyclooligomer peptide có cấu trúc phức tạp và nhiều đồng phân, không hề đơn giản. Nó yêu cầu kiến thức vững chắc về hóa học hữu cơ và kinh nghiệm thực tiễn. Việc danh pháp Depsipeptide chính xác cũng phụ thuộc vào kết quả phân tích cấu trúc này. Với các hợp chất tự nhiên từ nấm mới, quá trình này có thể kéo dài và đòi hỏi sự so sánh với các dữ liệu phổ của các hợp chất tương tự đã được công bố. Đây là một trong những rào cản lớn nhất trong nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm, nhưng cũng là yếu tố quyết định giá trị khoa học của một khám phá mới.

III. Hướng dẫn phân lập Tối ưu hóa sinh tổng hợp Cyclooligomer Depsipeptide

Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm đạt hiệu quả cao đòi hỏi một quy trình chuẩn hóa từ khâu phân lập đến tối ưu hóa sinh tổng hợp. Bước đầu tiên là thu thập mẫu nấm từ môi trường tự nhiên, đặc biệt là các loài nấm ký sinh côn trùng từ các khu vực đa dạng sinh học cao như Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn (theo Nguyễn Thị Thùy Vân, 2022). Các mẫu này sau đó được phân lập và nuôi cấy để thu nhận các chủng nấm thuần khiết. Việc tuyển chọn chủng nấm có khả năng sản xuất COD cao là rất quan trọng, thường thông qua các phương pháp sàng lọc sơ bộ dựa trên các phản ứng hóa học hoặc sinh học.

Sau khi xác định được chủng nấm tiềm năng, việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy là yếu tố then chốt để tăng cường sinh tổng hợp COD. Các yếu tố như môi trường dinh dưỡng, độ pH, nguồn carbon, và nguồn nitơ đều có ảnh hưởng đáng kể [91, 135, 203]. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng môi trường lỏng thường cho hiệu suất sản xuất COD cao hơn so với môi trường rắn đối với nhiều chủng nấm ký sinh côn trùng [168]. Đối với nguồn carbon, glucose thường được xem là hiệu quả nhất cho quá trình sinh tổng hợp beauvericin [203], trong khi nguồn nitơ hữu cơ như peptone hoặc vô cơ như NaNO3 cũng cần được tối ưu cho từng chủng nấm cụ thể [91, 203].

Việc điều chỉnh độ pH môi trường nuôi cấy cũng rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme và các quá trình trao đổi chất của nấm [31, 144]. Mỗi loài nấm và loại COD khác nhau lại có dải pH tối ưu riêng biệt, ví dụ C. coronatus hiệu quả ở pH 5, trong khi Fusarium hoặc Beauveria thích hợp với pH 7.0-7.2 [56, 133, 135, 159]. Thông qua việc điều chỉnh các yếu tố này, các nhà khoa học có thể kích thích nấm sản xuất một lượng lớn Depsipeptide vòng có giá trị. Quá trình này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất các hợp chất tự nhiên từ nấm mà còn cung cấp đủ vật liệu cho các nghiên cứu Hóa dược và ứng dụng Depsipeptide trong tương lai.

3.1. Tuyển chọn chủng nấm và điều kiện nuôi cấy tối ưu cho Cyclooligomer peptide

Để tối đa hóa sản lượng Cyclooligomer peptide, quá trình tuyển chọn chủng nấm ban đầu là rất quan trọng. Các chủng nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng được phân lập từ các môi trường tự nhiên đa dạng, sau đó được sàng lọc hoạt tính sinh học sơ bộ để xác định khả năng sinh tổng hợp COD [196]. Một khi chủng nấm được chọn, việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy là yếu tố quyết định. Các yếu tố chính cần được xem xét bao gồm loại môi trường dinh dưỡng (lỏng hay rắn, ví dụ như môi trường PDB, MB, FCM [91]), nồng độ các thành phần carbon và nitơ, nhiệt độ và độ pH. Ví dụ, việc điều chỉnh pH có thể ảnh hưởng rõ rệt đến sự phân ly ion, cấu trúc enzyme và hoạt động trao đổi chất của nấm, từ đó tác động trực tiếp đến khả năng sinh tổng hợp chất chuyển hóa thứ cấp của nấm [31, 144]. Nguồn carbon dễ đồng hóa như glucose thường kích thích sinh trưởng và sản xuất COD tốt [203]. Tương tự, nguồn nitơ hữu cơ như peptone hoặc nguồn nitơ vô cơ như NaNO3 cần được khảo sát để tìm ra lựa chọn phù hợp nhất cho từng chủng nấm cụ thể [91, 203]. Những điều chỉnh này là nền tảng cho công nghệ sinh học nấm nhằm thu được tối đa Depsipeptide vòng.

3.2. Kỹ thuật tách chiết và tinh sạch Cyclooligomer Depsipeptide hiệu quả

Hiệu quả của Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm phụ thuộc lớn vào các kỹ thuật tách chiết và tinh sạch tiên tiến. Sau khi nuôi cấy, COD được chiết xuất từ dịch nuôi cấy hoặc sinh khối nấm bằng các dung môi hữu cơ. Methanol thường là lựa chọn phổ biến để chiết xuất nấm từ sinh khối [168, 201], trong khi ethyl acetate thường được dùng cho dịch nuôi cấy [112, 168]. Việc lựa chọn dung môi phù hợp là tối quan trọng, dựa trên độ phân cực của Depsipeptide vòng cụ thể và các đặc tính Depsipeptide khác. Sau giai đoạn chiết xuất, quá trình tinh sạch Depsipeptide bao gồm nhiều bước sắc ký. Các phương pháp như sắc ký cột (Column Chromatography), sắc ký bản mỏng (TLC) giúp tách sơ bộ các thành phần. Đỉnh cao là sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), một phương pháp hiện đại và hiệu quả để thu được Cyclooligomer Depsipeptide tinh khiết ở mức độ cao [212]. Quy trình này thường bao gồm các pha đảo và pha thường với các hệ dung môi được tối ưu hóa. Ví dụ, nghiên cứu của Rachmawati và cộng sự đã sử dụng sắc ký cột pha đảo kết hợp HPLC để tinh sạch beauvericin từ Cordyceps militaris [139]. Việc phát triển các quy trình tinh sạch Depsipeptide hiệu quả là cần thiết để có đủ lượng chất sạch cho các nghiên cứu Hóa dược và sàng lọc hoạt tính sinh học.

IV. Phương pháp xác định cấu trúc Đánh giá hoạt tính sinh học Depsipeptide vòng

Việc Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm không chỉ dừng lại ở phân lập và tinh sạch mà còn đi sâu vào xác định cấu trúc hóa học Depsipeptide và đặc tính Depsipeptide của chúng. Các hợp chất tự nhiên từ nấm này sở hữu cấu trúc phức tạp, đòi hỏi các phương pháp phân tích tinh vi. Sau khi thu được Depsipeptide vòng ở dạng tinh khiết, các nhà khoa học tiến hành phân tích bằng phổ khối lượng (MS) để xác định khối lượng phân tử và công thức nguyên tố. Tiếp theo, phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) là công cụ không thể thiếu, cung cấp thông tin chi tiết về các liên kết carbon-carbon, carbon-hydro, và cấu hình không gian của phân tử. Các kỹ thuật như 1H NMR, 13C NMR, DEPT, COSY, HSQC, và HMBC được sử dụng rộng rãi để giải mã cấu trúc một cách đầy đủ và chính xác [26, 215].

Song song với việc xác định cấu trúc, sàng lọc hoạt tính sinh học là bước quan trọng để khám phá giá trị dược lý của các COD. Các tác dụng dược lý của Depsipeptide được đánh giá qua nhiều thử nghiệm in vitro và in vivo. Ví dụ, khả năng kháng khuẩn được kiểm tra trên các chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm như Bacillus spp., Staphylococcus haemolyticus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa [131, 194]. Hoạt tính chống ung thư được đánh giá trên các dòng tế bào ung thư người khác nhau, bao gồm ung thư phổi, ung thư vú, ung thư gan, và bạch cầu [126, 193, 213]. Ngoài ra, còn có các thử nghiệm về khả năng kháng nấm, kháng virus, chống oxy hóa và ức chế enzyme [70, 75, 128, 138, 155].

Các nghiên cứu này không chỉ giúp định danh các hoạt chất sinh học từ nấm tiềm năng mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế tác động Depsipeptide ở cấp độ phân tử. Từ đó, mở ra hướng phát triển các loại kháng sinh Depsipeptide mới, thuốc chống ung thư từ nấm, hoặc các tác nhân điều trị khác. Việc liên tục khám phá và xác định đặc tính Depsipeptide từ các nguồn nấm dược liệu mới, như trong luận án của Nguyễn Thị Thùy Vân, là chìa khóa để làm giàu kho tàng Hóa dược tự nhiên.

4.1. Xác định Cấu trúc hóa học Depsipeptide bằng phổ ký hiện đại

Việc xác định cấu trúc hóa học Depsipeptide là một trong những bước phức tạp nhất trong Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm. Các nhà khoa học trong lĩnh vực Hóa học tự nhiên sử dụng tổ hợp các kỹ thuật phổ ký hiện đại để giải mã cấu trúc của những peptide vòng này [26]. Phổ khối lượng phân giải cao (HRESI-MS) cung cấp công thức phân tử chính xác. Tuy nhiên, thông tin chi tiết về các nguyên tử hydro, carbon và mối liên kết của chúng được cung cấp bởi phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Phổ 1H NMR và 13C NMR cho biết các loại môi trường proton và carbon. Phổ DEPT giúp phân biệt các nhóm CH, CH2, CH3. Đặc biệt, các phổ 2 chiều như COSY, HSQC, HMBC, NOESY là vô cùng cần thiết để xác định các liên kết xa, gần và thứ tự các đơn vị trong vòng depsipeptide [215]. Kết quả từ các phổ này được tổng hợp và so sánh với các dữ liệu đã biết để đưa ra danh pháp Depsipeptide chính xác. Quá trình này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm dày dặn, đặc biệt đối với các hợp chất tự nhiên từ nấm mới với cấu trúc chưa từng được báo cáo.

4.2. Sàng lọc hoạt tính sinh học của Peptide kháng khuẩn và Thuốc chống ung thư từ nấm

Sàng lọc hoạt tính sinh học là bước thiết yếu để đánh giá tiềm năng dược lý của Depsipeptide vòng. Các Cyclooligomer peptide từ nấm thể hiện phổ hoạt tính rộng [196]. Khả năng kháng vi sinh vật là một trong những tác dụng dược lý của Depsipeptide được quan tâm hàng đầu. Các peptide kháng khuẩn này có thể chống lại cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, như Bacillus spp., Escherichia coli, thậm chí cả vi khuẩn kháng thuốc [126, 194]. Một số COD như enniatin và beauvericin cũng có hoạt tính kháng nấm, ví dụ như chống Candida parapsilosis [56, 70]. Bên cạnh đó, tiềm năng làm thuốc chống ung thư từ nấm của COD là rất lớn. Các nghiên cứu đã chứng minh nhiều Depsipeptide vòng có khả năng ức chế sự sinh trưởng của đa dạng các dòng tế bào ung thư ở người, bao gồm ung thư phổi, vú, gan, và bạch cầu [126, 193, 213]. Cơ chế tác động Depsipeptide trong việc gây độc tế bào ung thư thường liên quan đến cảm ứng apoptosis hoặc phá vỡ màng tế bào [181]. Ngoài ra, hoạt chất sinh học từ nấm này còn có các hoạt tính khác như chống oxy hóa, kháng virus và ức chế enzyme [75, 128, 155]. Việc sàng lọc hoạt tính sinh học chi tiết là chìa khóa để khám phá và khai thác tối đa giá trị của những hợp chất tự nhiên từ nấm này trong Hóa dược.

V. Ứng dụng đột phá của Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm trong Y Dược

Tiềm năng của Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm trong lĩnh vực y dược là rất lớn, nhờ phổ hoạt tính sinh học đa dạng của chúng. Các hợp chất tự nhiên từ nấm này đang được xem xét như những ứng viên sáng giá cho việc phát triển các loại thuốc mới. Một trong những ứng dụng nổi bật nhất là khả năng trở thành kháng sinh Depsipeptide tiềm năng. Với sự gia tăng của vi khuẩn kháng thuốc, nhu cầu về các loại kháng sinh mới là vô cùng cấp bách. Các Cyclooligomer peptide như beauvericin và enniatin đã chứng minh khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ chống lại nhiều chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm, bao gồm cả những chủng đã phát triển khả năng kháng các kháng sinh truyền thống [126, 194]. Cơ chế tác động Depsipeptide thường không nhắm vào quá trình tổng hợp peptidoglycan mà lại tác động vào màng tế bào hoặc hệ enzyme của vi khuẩn, mang lại hy vọng cho việc giải quyết vấn đề kháng thuốc.

Ngoài ra, Depsipeptide vòng từ nấm cũng cho thấy triển vọng lớn trong điều trị ung thư. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khả năng ức chế sự sinh trưởng của các dòng tế bào ung thư khác nhau, như ung thư phổi, vú, gan, và bạch cầu [126, 193, 213]. Những hoạt chất này có thể gây độc tế bào ung thư thông qua các con đường khác nhau, bao gồm cảm ứng quá trình apoptosis (chết tế bào theo chương trình) [181]. Các thuốc chống ung thư từ nấm đang trở thành một hướng nghiên cứu trọng điểm, với hy vọng tìm ra các liệu pháp ít tác dụng phụ hơn. Ví dụ, bassianolide đã được ghi nhận có khả năng ức chế sự phát triển của khối u [84]. Việc hiểu rõ cơ chế tác động Depsipeptide sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế thuốc và giảm thiểu độc tính trên tế bào khỏe mạnh.

Các ứng dụng Depsipeptide khác cũng đang được khám phá, bao gồm khả năng chống sốt rét, chống nhiễm trùng, chống dị ứng, diệt giun sán, và ức chế enzyme liên quan đến bệnh Alzheimer [74, 128, 129, 167, 177, 190, 191, 206]. Sự đa dạng về tác dụng dược lý của Depsipeptide khẳng định giá trị của việc Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm và vai trò của nấm dược liệu trong Hóa dược hiện đại. Việc tiếp tục nghiên cứu sâu rộng về các thành phần hoạt tính nấm này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

5.1. Kháng sinh Depsipeptide và tiềm năng chống lại vi khuẩn kháng thuốc

Vấn đề kháng kháng sinh đang là một trong những thách thức lớn nhất đối với y tế toàn cầu. Trong bối cảnh đó, các kháng sinh Depsipeptide từ nấm nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Các peptide vòng này, như beauvericin và enniatin, đã được chứng minh có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ đối với nhiều loại vi khuẩn Gram dương và Gram âm gây bệnh [126, 194]. Điều đặc biệt là cơ chế tác động Depsipeptide thường khác với các kháng sinh truyền thống. Chúng không ngăn chặn quá trình sinh tổng hợp peptidoglycan của vi khuẩn mà thay vào đó, tấn công vào màng tế bào hoặc hệ enzyme quan trọng của vi khuẩn [194]. Sự khác biệt này mang lại hy vọng rằng các peptide kháng khuẩn từ nấm có thể hiệu quả chống lại các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc hiện nay. Ví dụ, beauvericin có hoạt tính diệt côn trùng mạnh, một đặc tính Depsipeptide liên quan đến khả năng phá vỡ màng tế bào [54, 60, 64]. Việc sàng lọc hoạt tính sinh học các hợp chất tự nhiên từ nấm này để phát triển thế hệ kháng sinh mới là một hướng đi chiến lược trong Hóa dược.

5.2. Thuốc chống ung thư từ nấm Hứa hẹn mới từ hợp chất Depsipeptide vòng

Một trong những lĩnh vực ứng dụng Depsipeptide được quan tâm nhất là khả năng làm thuốc chống ung thư từ nấm. Nhiều Cyclooligomer peptide từ nấm đã thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh mẽ đối với các dòng tế bào ung thư khác nhau [181]. Beauvericin, một Depsipeptide vòng điển hình, có khả năng ức chế sự sinh trưởng của tế bào ung thư vú, phổi, gan và bạch cầu ở người [126, 193, 213]. Các tác dụng dược lý của Depsipeptide này thường liên quan đến việc cảm ứng quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis) hoặc gây rối loạn chức năng ty thể trong tế bào ung thư. Bassianolide cũng được ghi nhận có khả năng ức chế sự phát triển khối u [84]. Việc khám phá các thành phần hoạt tính nấm này và nghiên cứu cơ chế tác động Depsipeptide chi tiết sẽ mở ra các liệu pháp điều trị ung thư mới, hiệu quả hơn và ít tác dụng phụ hơn. Các nấm dược liệu, đặc biệt là nấm ký sinh côn trùng, đang trở thành nguồn tài nguyên quý giá để tìm kiếm những hợp chất tự nhiên từ nấm có tiềm năng trong cuộc chiến chống lại căn bệnh ung thư.

VI. Tương lai nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide Cơ hội và định hướng mới

Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể, nhưng con đường phía trước vẫn còn nhiều cơ hội và thách thức. Việc khám phá các chủng nấm mới từ những khu vực đa dạng sinh học chưa được khai thác, như các khu bảo tồn thiên nhiên ở Việt Nam (Nguyễn Thị Thùy Vân, 2022), sẽ tiếp tục làm giàu kho tàng các hợp chất tự nhiên từ nấm có giá trị. Song song đó, việc ứng dụng các phương pháp sinh học phân tử tiên tiến để giải mã và thao tác trên con đường sinh tổng hợp Cyclooligomer Depsipeptide ở nấm sẽ là chìa khóa để tối ưu hóa sản xuất và thậm chí là thiết kế các COD mới với đặc tính Depsipeptide mong muốn [164, 209].

Một hướng nghiên cứu quan trọng khác là làm rõ cơ chế tác động Depsipeptide ở cấp độ phân tử và tế bào. Mặc dù nhiều tác dụng dược lý của Depsipeptide đã được ghi nhận, việc hiểu sâu sắc cách chúng tương tác với các mục tiêu sinh học sẽ mở đường cho việc phát triển thuốc chính xác hơn và giảm thiểu tác dụng phụ. Ví dụ, việc xác định rõ ràng cơ chế gây độc tế bào ung thư hoặc cơ chế kháng khuẩn của kháng sinh Depsipeptide sẽ là nền tảng cho các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai. Sự hợp tác giữa các lĩnh vực Hóa học tự nhiên, Sinh hóa, Hóa dược và Công nghệ sinh học nấm là rất cần thiết để đẩy nhanh quá trình này.

Cuối cùng, việc chuyển đổi từ nghiên cứu phòng thí nghiệm sang ứng dụng Depsipeptide thực tiễn, đặc biệt là trong lĩnh vực y học, vẫn còn là một chặng đường dài. Điều này đòi hỏi các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng sâu rộng để đánh giá hiệu quả, độ an toàn và độc tính của các Depsipeptide vòng. Phát triển các quy trình sản xuất quy mô lớn, bền vững và hiệu quả về chi phí cũng là một thách thức lớn. Tuy nhiên, với những tiềm năng to lớn mà Cyclooligomer peptide mang lại, đặc biệt là vai trò như thuốc chống ung thư từ nấm và peptide kháng khuẩn mới, việc đầu tư vào Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm là một hướng đi chiến lược, hứa hẹn mang lại những đột phá quan trọng cho sức khỏe con người và nông nghiệp.

6.1. Nghiên cứu Con đường sinh tổng hợp Cyclooligomer Depsipeptide để tối ưu sản xuất

Để tối ưu hóa sản xuất Depsipeptide vòng, việc nghiên cứu con đường sinh tổng hợp Cyclooligomer Depsipeptide ở nấm là cực kỳ quan trọng. Các COD được sinh tổng hợp thông qua các hệ enzyme phức hợp non-ribosomal peptide synthetase (NRPSs) [160, 169, 170]. Việc hiểu rõ cấu trúc và chức năng của các module enzyme này, bao gồm các miền C, A, PCP, và Mt, là cần thiết để thao tác di truyền và tăng cường hiệu suất. Hiện tại, hai mô hình 'parallel' và 'linear' hoặc 'looping' đã được đề xuất cho quá trình kéo dài chuỗi hình thành depsipeptide, nhưng cơ chế chính xác vẫn cần thêm nghiên cứu [25, 164, 209]. Các tiến bộ trong công nghệ sinh học nấm, như kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, có thể giúp các nhà khoa học điều khiển các gen NRPSs để tăng cường sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp của nấm mong muốn. Hơn nữa, việc hiểu biết sâu sắc về các yếu tố điều hòa gen và các tín hiệu môi trường ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp Depsipeptide sẽ cho phép thiết kế các chủng nấm 'nhà máy' hiệu quả cao, sản xuất hợp chất tự nhiên từ nấm với chi phí thấp hơn.

6.2. Mở rộng Ứng dụng Depsipeptide và khám phá Nấm dược liệu mới

Tương lai của Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm nằm ở việc mở rộng ứng dụng Depsipeptide và không ngừng khám phá các nguồn nấm dược liệu mới. Bên cạnh tiềm năng làm kháng sinh Depsipeptide và thuốc chống ung thư từ nấm, các Cyclooligomer peptide còn có thể được ứng dụng trong nông nghiệp làm thuốc trừ sâu sinh học, hoặc trong công nghiệp thực phẩm. Việc tìm kiếm các loài nấm mới, đặc biệt là từ các hệ sinh thái chưa được khám phá kỹ lưỡng, sẽ mang lại cơ hội phát hiện các Depsipeptide vòng có cấu trúc độc đáo và hoạt tính sinh học chưa từng thấy [13, 216]. Các nghiên cứu về Hóa dược sẽ tập trung vào việc biến đổi cấu trúc hóa học của các COD hiện có để cải thiện hoạt tính, tăng tính chọn lọc và giảm độc tính. Sự phát triển của các kỹ thuật sàng lọc hoạt tính sinh học tự động hóa và công cụ tin sinh học sẽ giúp tăng tốc quá trình khám phá. Mục tiêu cuối cùng là chuyển đổi những phát hiện từ Nghiên cứu Cyclooligomer Depsipeptide từ Nấm thành các sản phẩm có giá trị thực tiễn, đóng góp vào sự phát triển bền vững của y học và đời sống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nấm ký sinh côn trùng (Entomopathogenic fungi - EPF) hay nấm côn trùng (Insect fungi) là nhóm nấm gây bệnh cho côn trùng [96]. Đây là nhóm nấm có vai trò rất quan trọng đối với hệ sinh thái. Cho đến nay có gần 2000 loài nấm ký sinh côn trùng được ghi nhận [19, 222]. Nấm ký sinh côn trùng có khả năng sinh tổng hợp đa dạng các chất chuyển hóa thứ cấp như: Cyclic depsipeptide, peptide, dẫn xuất amino acid, polyketide, peptide hybrid, terpenoid… [48], [196].

Các chất chuyển hóa thứ cấp từ nấm ký sinh côn trùng có phổ hoạt tính mạnh đã và đang thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Trong đó đáng chú ý là nhóm hoạt chất cyclooligomer depsipeptide. Cyclooligomer depsipeptide (COD) là một nhóm đặc biệt của nonribosomal peptid gồm 2, 3 hoặc 4 đơn phân. Trong đó mỗi đơn phân được cấu tạo bởi ít nhất một 2-hydroxycarboxylic acid và một 2-amino acid.

COD được sinh tổng hợp nhờ hệ enzyme non-ribosomal peptide synthetase (NRPSs) [53]. COD là hoạt chất tự nhiên được tìm thấy ở vi khuẩn [55], nấm [168], thực vật [207], tảo [46], hải miên [17], và một số loại sinh vật biển khác [92, 141]. Trong các nhóm COD thì COD từ nấm ký sinh côn trùng là một nhóm rất quan trọng, chiếm tỷ lệ lớn nhất [196]. Cyclooligomer depsipeptide từ nấm ký sinh côn trùng có phổ hoạt tính sinh học rộng, bao gồm khả năng gây độc ở thực vật [116], gây độc tế bào [176], kháng virus [93], diệt côn trùng [211], chống sốt rét [75], chống khối u [106], ức chế hoạt động của một số loại enzyme [128, 156] cũng như là hạn chế sự hình thành các amyloid ở bệnh Alzheimer [73].

Đặc biệt trong các nghiên cứu gần đây cho thấy COD từ nấm ký sinh côn trùng có nhiều tiềm năng trong phòng chống ung thư, ức chế sự sinh trưởng của một số dòng ung thư khác nhau ở người [72, 107, 197]. Hiện nay, các hoạt chất COD từ nấm 2 ký sinh côn trùng được coi là nguồn nguyên liệu tự nhiên mới có tiềm năng ứng dụng trong y dược. Trên thế giới việc nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng cũng như COD từ nấm ký sinh côn trùng bắt đầu từ khá sớm. Điển hình như nghiên cứu về tách chiết enniatin A từ nấm Fusarium orthocera var.

enniatinum của Gaumann [57], nghiên cứu về sinh tổng hợp cyclodepsipeptide D- D-, L-L-, và D-L- Cyclodi- (β-seryloxy- propionyl) của Hassal và cộng sự [66] hay nghiên cứu về cấu trúc của beauvericin từ nấm của Hamill và cộng sự [64],. Trải qua hơn 70 năm, nấm ký sinh côn trùng và COD từ nấm ký sinh côn trùng vẫn thu hút được sự chú ý của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới. Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về nấm ký sinh côn trùng và ứng dụng của chúng đã được công bố. Các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào đa dạng nấm ký sinh côn trùng hoặc sử dụng sinh khối nấm để sản xuất các chế phẩm ứng dụng làm thuốc trừ sâu, tiêu biểu như nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Thị Lộc [3], Phạm Thị Thùy [10], Phạm Văn Nhạ [6],… Nghiên cứu về COD từ nấm ký sinh côn trùng là vấn đề rất mới mẻ, hiện chưa có một công trình nghiên cứu nào ở Việt Nam đề cập tới vấn đề này.

Khu bảo tồn thiên nhiên Copia (Sơn La) và Vườn quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ) là hai khu vực có độ đa dạng sinh học nổi bật ở miền Bắc Việt Nam. Được thiên nhiên ưu đãi về điều kiện tự nhiên vì thế hệ động thực vật ở hai khu vực này rất phong phú, không chỉ có giá trị nghiên cứu khoa học, bảo tồn nguồn gen mà còn có ý nghĩa trong phát triển kinh tế, khai thác tài nguyên thiên nhiên (đặc biệt là tài nguyên sinh vật). Với những khu rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới, ở đây có rất nhiều loài động thực vật quý hiếm hiện hữu và đặc trưng cho vùng núi phía Bắc [2, 8, 223]. Tuy nhiên khu hệ nấm ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn còn chưa có nhiều nghiên cứu.

Những hiểu biết về đa dạng thành phần loài, đặc điểm sinh học và giá trị sử dụng còn đang rất hạn chế. Đặc biệt, hầu như không có nghiên cứu nào về nấm gây bệnh côn trùng ở hai khu vực này. 3 Nhằm bổ sung các hiểu biết về nấm ký sinh côn trùng và COD từ nấm ký sinh côn trùng cũng như góp phần xây dựng danh mục nguồn gen, bảo tồn đa dạng sinh học các loài nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đa dạng và sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn”. Mục tiêu đề tài Đánh giá được thành phần loài và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của một số chủng nấm ký sinh côn trùng phân lập được ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia (Sơn La) và Vườn quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nấm được phân lập từ các mẫu côn trùng thu thập ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia (Sơn La) và Vườn quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ). - Phạm vi nghiên cứu: Phân lập, tuyển chọn, nghiên cứu đặc điểm hình thái và sinh học phân tử của chủng nấm có khả năng sinh tổng hợp COD. Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường và điều kiện nuôi cấy thu nhận COD, tách chiết, tinh sạch và khảo sát hoạt tính sinh học của COD từ chủng nấm đã tuyển chọn. Nội dung nghiên cứu - Phân lập và nghiên cứu đa dạng nấm ký sinh côn trùng từ mẫu thu ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn.

- Tuyển chọn các chủng nấm ký sinh côn trùng có khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide. - Nghiên cứu định loại chủng nấm đã tuyển chọn bằng phương pháp hình thái và sinh học phân tử. 4 - Nghiên cứu lựa chọn môi trường và điều kiện nuôi cấy, sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide cho chủng nấm đã tuyển chọn ở quy mô phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu thu hồi, tinh sạch và xác định cấu trúc hóa học của cyclooligomer depsipeptide.

- Nghiên cứu khảo sát một số hoạt tính sinh học của các phân đoạn trong quá trình tách chiết cyclooligomer depsipeptide. Những đóng góp mới của luận án - Là luận án đầu tiên nghiên cứu một cách toàn diện (từ khâu phân lập, tuyển chọn, định loại, nghiên cứu các đặc điểm lên men thu nhận, tách chiết, tinh sạch, khảo sát hoạt tính sinh học của COD) về 01 chủng nấm ký sinh côn trùng thuộc chi Cordyceps có khả năng sinh tổng hợp COD và có tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. - Đây là luận án đầu tiên công bố về đa dạng nấm ký sinh côn trùng và khả năng sinh tổng hợp COD của chủng nấm phân lập từ các mẫu côn trùng thu thập ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia (Sơn La) và Vườn quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ). - Lần đầu tiên ghi nhận sự có mặt của loài nấm Cordyceps cateniannulata tại Việt Nam.

- Là công bố đầu tiên trên thế giới về Cordyceps cateniannulata có khả năng sinh tổng hợp COD. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Nấm và nấm ký sinh côn trùng 1. Giới thiệu về nấm Nấm là nhóm vi sinh vật nhân thật, đơn bào hoặc đa bào, dị dưỡng, dinh dưỡng hấp thu, có cơ thể dạng tản, vách tế bào có chứa chitin và ß- glucan.

Nấm thường là vi sinh vật hiếu khí, sinh sản bằng bào tử (hữu tính và vô tính) [43]. Nấm rất đa dạng, ước tính có khoảng 1,5 tới 15 triệu loài, và hiện nay đã có gần 150 nghìn loài được phát hiện và miêu tả [23, 67]. Mặc dù con người biết tới nấm, sử dụng nấm làm thực phẩm, rượu… nhưng cho tới năm 1969 nấm mới được xếp thành một giới riêng trong hệ thống 5 giới [200]. Hiện nay nấm được chia làm 5 ngành bao gồm nấm thích ty (Chytridiomycota), nấm tiếp hợp (Zygomycota), nấm mạch (Glomeromycota), nấm túi (Ascomycota) và nấm đảm (Basidiomycota) [182].

Trong đó, gần 84 nghìn loài thuộc ngành Nấm túi, 50 nghìn loài ngành Nấm đảm [222]. Là một ngành sinh vật đa dạng, nấm đã và đang có nhiều tác động đến đời sống con người từ môi trường sinh thái, nông nghiệp, thực phẩm, dược phẩm và y học. Nấm có vai trò quan trọng trong chu trình dinh dưỡng, trong các mối quan hệ sinh thái, có khả năng phân hủy lignin, có khả năng cộng sinh giúp bảo vệ thực vật, động vật đồng thời một số ít có khả năng gây bệnh cho thực vật, động vật. Kháng sinh đầu tiên được phát hiện, tinh sạch, sản xuất thành dược phẩm là penicillin do Penicillium sinh ra.

Từ đó đến nay, đã có hàng nghìn hoạt chất mới được phát hiện từ nấm. Nấm là nguồn sinh vật có tiềm năng cung cấp đa dạng các hoạt chất có thể ứng dụng trong đời sống con người [182]. Nấm ký sinh côn trùng 1. Sơ lược về nấm ký sinh côn trùng Nấm ký sinh côn trùng (Entomopathogenic fungi - EPF) hay nấm côn trùng (Insect fungi) là nhóm nấm gây bệnh cho côn trùng [97].

Với đặc tính gây bệnh đặc thù cho các loài côn trùng khác nhau, nấm ký sinh côn trùng đã 6 và đang được sử dụng làm nhân tố đấu tranh sinh học hiệu quả chống lại các loài côn trùng gây hại mùa màng, cây rừng. Một số khác được sử dụng trong các quy trình công nghệ sinh học hoặc trong y học [102]. Theo Evans và cộng sự, nấm ký sinh côn trùng được chia thành 4 nhóm: Nhóm ký sinh trong các nội quan, khoang cơ thể ký chủ; nhóm phát triển trên lớp cuticun vỏ cơ thể của ký chủ; nhóm mọc trên ký chủ và nhóm cộng sinh trên ký chủ [52]. Bào tử nấm tiếp xúc với bề mặt ký chủ, khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ mọc mầm, xâm nhiễm vào bên trong cơ thể ký chủ qua lớp vỏ cuticun.

Ngoài ta, nấm ký sinh côn trùng có thể xâm nhiễm vào cơ thể côn trùng qua con đường hô hấp, tiêu hóa. Nấm mọc khắp bên trong cơ thể côn trùng và sản xuất các độc tố nhằm gây chết côn trùng và ngăn chặn sự cạnh tranh của vi sinh vật khác.