Tóm tắt nghiên cứu về phântích đặc điểm chức năng của HbTPS24
Vào tháng 12 năm 2025, nhóm nghiên cứu của PGS. TS Nguyễn Thị Hồng Thương (Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG HCM) đã xuất bản 01 công trình khoa học mang tên: “Functional characterization of a novel bark-specific multi-product monoterpene synthase from the rubber tree (Hevea brasiliensis)” trên tạp chí Functional Plant Biology (Q1, lĩnh vực Khoa học thực vật). Nghiên cứu này đã xác định đặc tính chức năng của một enzyme monoterpene synthase mới (HbTPS24) ở cây cao su Hevea brasiliensis, qua đó góp phần nâng cao hiểu biết về cơ chế sinh tổng hợp monoterpene và hệ thống phòng vệ hóa học của loài cây công nghiệp quan trọng này.
Công trình đã phân tích đặc điểm phân tử, hoạt tính xúc tác và mô hình biểu hiện gene của HbTPS24 nhằm làm sáng tỏ vai trò sinh học của enzyme này trong quá trình tổng hợp các terpene bay hơi ở cây cao su. Các kết quả chính được ghi nhận như sau:
- Đặc điểm phân tử: Gene HbTPS24 có vùng mã hóa hoàn chỉnh dài 1785 bp, mã hóa protein gồm 594 axit amin. Phân tích phát sinh loài đã xếp HbTPS24 vào phân họ TPS-b – nhóm terpene synthase đặc trưng của thực vật hạt kín chuyên xúc tác tổng hợp monoterpene mạch vòng. Phân tích in silico cho thấy protein này chứa peptide tín hiệu định vị lạp thể ở đầu N, đồng thời bao gồm đầy đủ các motif DDXXD, RRX8W, NSE/DTE và RXR – những motif bảo tồn có vai trò thiết yếu đối với hoạt tính xúc tác của terpene synthase.
- Hoạt tính xúc tác: Thử nghiệm enzyme in vitro trên protein tái tổ hợp HbTPS24 biểu hiện dị loài ở Escherichia coli cho thấy enzyme này có khả năng sử dụng cả neryl diphosphate (NPP) và geranyl diphosphate (GPP) làm cơ chất để tạo ra nhiều monoterpene mạch vòng khác nhau thông qua cơ chế tái sắp xếp carbocation trung gian. Cụ thể, khi sử dụng geranyl diphosphate (GPP) làm cơ chất, phản ứng được khởi đầu bằng quá trình ion hóa GPP tạo thành cation geranyl, sau đó trải qua sự đồng phân hóa thành linalyl diphosphate (LPP) và tiếp tục hình thành cation linalyl. Đáng chú ý, enzyme này cũng có thể sử dụng neryl diphosphate (NPP) như một cơ chất thay thế, trong đó NPP có thể trực tiếp tạo thành cùng một trung gian cation linalyl. Từ cation linalyl, phản ứng đóng vòng tiếp theo tạo ra α-terpinyl cation – hất trung gian then chốt định hướng sự hình thành nhiều bộ khung monoterpene mạch vòng khác nhau. Các sản phẩm chính được xác định bao gồm α-thujene (sản phẩm chủ đạo), β-pinene, α-terpinene, terpinolene và α-terpineol. Khả năng tạo ra hỗn hợp đa dạng các hợp chất dễ bay hơi từ một enzyme duy nhất cho thấy HbTPS24 có thể giữ vai trò quan trọng trong cơ chế phòng vệ hóa học của cây cao su.
Biểu hiện gene: Phân tích qRT-PCR cho thấy gene HbTPS24 biểu hiện mạnh nhất ở mô vỏ cây (bark), biểu hiện ở mức rất thấp trong lá và hầu như không được phát hiện trong mủ cao su (latex). Mô hình biểu hiện này gợi ý vai trò của HbTPS trong quá trình sinh tổng hợp monoterpene tại mô vỏ – lớp mô thường xuyên tiếp xúc với tác nhân bất lợi từ môi trường. Đồng thời, việc phát hiện các monoterpene mạch vòng trong dịch chiết vỏ cây càng củng cố mối liên hệ giữa hoạt động của HbTPS24 và cơ chế phòng vệ hoá học của cây cao su.
Nghiên cứu này góp phần mở rộng hiểu biết về cơ chế sinh tổng hợp terpene ở cây cao su, đồng thời mở ra tiềm năng ứng dụng các terpene synthase đặc hiệu trong công nghệ sinh học thực vật nhằm cải tiến khả năng kháng sâu bệnh và khai thác các hợp chất terpene có hoạt tính sinh học tiềm năng.
Trích dẫn: Tran HTD et al. (2025) Functional characterization of a novel bark-specific multi-product monoterpene synthase from the rubber tree (Hevea brasiliensis). Functional Plant Biology 52, FP25129. doi:10.1071/FP25129
