การศึกษาหน้าที่ของยีน putative alpha/beta hydrolases จาก Thermosynechococcus sp. SUBK-1 ในไซยาโนแบคทีเรียต้นแบบ Synechocystis sp. PCC 6803
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ณัฐชยา เกตุอู่ทอง, ฤทัยภัทร เวียงชัย
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อรวรรณ บริรักษ์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะศึกษาเส้นทางการสังเคราะห์ Polyhydroxybutyrate (PHB) ในไซยาโนแบคทีเรียชอบร้อน Thermosynechococcus sp. SUBK-1 ซึ่งแยกได้จากธารน้ำร้อนบ่อคลึง อ.สวนผึ้ง จ.ราชบุรี ซึ่งตรวจพบมีการสะสม PHB มากกว่า 10% ของน้ำหนักแห้ง แต่หลังการวิเคราะห์ลำดับเบสของสารพันธุกรรมทั้งหมดบนโครโมโซม ไม่พบยีนที่คล้ายกับ phaC ที่แสดงออกเป็นเอนไซม์ PHB synthase ซึ่งถือเป็นเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดในกระบวนการสุดท้ายของการสร้างสายพอลิเมอร์ ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะศึกษาหน้าที่ของยีนที่คาดการณ์ว่าน่าจะทำหน้าที่ทดแทนยีน phaC ได้แก่ ORF650 และ ORF898 จาก Thermosynechococcus sp. SUBK-1 ในไซยาโนแบคทีเรียต้นแบบ Synechocystis sp. PCC 6803 โดยเปรียบเทียบอัตราการเจริญ ปริมาณการสะสมไกลโคเจน และปริมาณการสะสม PHB ของ Synechocystis sp. PCC 6803 สายพันธุ์ปกติกับสายพันธุ์กลายที่มีการแสดงออกของยีน ORF650, ORF898 หรือ native phaEC (phaECPCC6803) มากกว่าปกติ
จากผลการทดลองพบว่ามีเพียง Synechocystis sp. PCC 6803-ORF898* ที่มีอัตราการเจริญช้ากว่าสายพันธุ์ปกติอย่างมีนัยสำคัญ (α = 0.05) หลังการจำกัดปริมาณไนโตรเจนเป็นเวลา 6 วัน พบปริมาณการสะสมไกลโคเจนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับก่อนการจำกัดปริมาณไนโตรเจนในทุกสายพันธุ์ (α = 0.05) โดยเฉพาะในสายพันธุ์ปกติที่มีการสะสมมากขึ้นถึง 2.7 เท่าอยู่ที่ประมาณ 44 % ของน้ำหนักแห้ง ยกเว้นสายพันธุ์กลาย Synechocystis sp. PCC 6803-phaECPCC6803* ซึ่งตรงกับรายงานก่อนหน้านี้ที่พบการสะสมไกลโคเจนมากขึ้นใน Synechocystis sp. PCC 6803 เมื่อเลี้ยงในสภาวะจำกัดปริมาณไนโตรเจน ในขณะที่การแสดงออกที่มากกว่าปกติของ phaEC จะกระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสลายไกลโคเจน ซึ่งอาจเป็นปัจจัยที่ส่งผลให้ไม่พบความแตกต่างของปริมาณการสะสมไกลโคเจนในสายพันธุ์กลาย Synechocystis sp. PCC 6803-phaECPCC6803* ก่อนและหลังการจำกัดปริมาณไนโตรเจน โดยพบแนวโน้มการละลดลงของปริมาณการสะสมไกลโคเจนในวันที่ 6 ในทุกสายพันธุ์กลาย โดยมีค่าลดลงระหว่าง 1.6-2.2 เท่าเมื่อเทียบกับสายพันธุ์ปกติ แต่มีเพียงสายพันธุ์กลาย Synechocystis sp. PCC 6803-phaECPCC6803* และ Synechocystis sp. PCC 6803-ORF898* ที่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (α = 0.05) โดยมีปริมาณการสะสมไกลโคเจนอยู่ที่ 20.17 และ 19.64 % ของน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ
อย่างไรก็ตามปริมาณการสะสม PHB ในสายพันธุ์ปกติ และสายพันธุ์กลายยังอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์ผล โดยคาดว่าข้อมูลปริมาณการสะสมของ PHB ในสายพันธุ์ปกติ และสายพันธุ์กลาย จะช่วยให้สามารถคาดการณ์หน้าที่ความเกี่ยวข้องของยีน ORF650 และ ORF898 ในการสังเคราะห์ PHB ใน Synechocystis sp. PCC 6803 ได้อย่างแม่นยำมากขึ้น