5. การรบกวนระบบ Quorum sensing – กลยุทธิ์ทางชีวภาพในการควบคุมแบคทีเรียก่อโรค

วัตถุประสงค์
              เพื่อแยก Streptomyces สายพันธุ์ที่มีความสามารถในการสร้างเอนไซม์ AHL-acylase และศึกษาประสิทธิภาพ ของเอนไซม์ในการใช้เป็นตัวควบคุมระบบ quorum sensing ของแบคทีเรียก่อโรค

              quorum sensing ของแบคทีเรียก่อโรคควอรั่มเซ็นซิ่ง (quorum sensing) เป็นระบบที่แบคทีเรียใช้ในการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการก่อโรค  รวมถึง virulent factor  อื่นๆ  ระบบนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของกลุ่มเซลล์ซึ่งจะผลิตสารสื่อสัญญาณที่เรียกว่า autoinducer (AI) ซึ่งที่ใช้ในแบคทีเรียก่อโรคทั่วไปเป็นชนิด N-acyl homoserine lactone (AHL) เมื่อความหนาแน่น ของแบคทีเรียมากก็จะมีการสะสมของ  AHL  เพิ่มขึ้นและ   AHL  จะแพร่กลับเข้ามาจับกับตัวรับภายในเซลล์แล้วไปกระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของยีนที่อยู่ภายใต้การควบคุมของระบบควอรั่มเซ็นซิ่งต่อไป    ดังนั้นอีก
ทางเลือกหนึ่งที่เราสามารถใช้ในการควบคุมแบคทีเรียก่อโรคคือการรบกวนหรือทำลายระบบควอรั่มเซ็นซิ่งของแบคทีเรียชนิดนั้นๆ    ที่ผ่านมามีรายงานหารพบ การพบเอนไซม์ AHL-acylase  จากแบคทีเรียในดินหลายชนิด เอนไซม์นี้สามารถยับยั้งการทำงานของ AHLs ได้โดยการตัด acyl side chainในงานวิจัยนี้มุ่งที่จะคัดเลือกหาเชื้อที่สร้างเอนไซม์ AHL-acylase จากแบคทีเรียกลุ่ม Streptomyces  เนื่องจากเป็น แบคทีเรียที่มีความสามารถในการสร้าง exoenzyme ได้หลายชนิดและยังสามารถสร้างสาร secondary metabolite อื่นๆ ได้อีกด้วย ซึ่งจะช่วยส่งเสริมประสิทธิภาพในการควบคุมแบคทีเรียก่อโรคได้ดียิ่งขึ้น
             แนวทางของการศึกษาวิจัยเริ่มด้วยการแยกเชื้อ Streptomyces จากตัวอย่างดินที่เก็บจากที่ต่างๆในประเทศไทย หลังจากนั้นทำการตรวจสอบหาสายพันธุ์ที่มีความสามารถในการสร้างเอนไซม์   AHL-acylase     และสายพันธุ์ที่มีสร้างเอนไซม์ได้สูงสุดใช้เป็นแหล่งของยีนในการโคลนและแยกเอนไซม์ให้บริสุทธิ์ต่อไป เอนไซม์ที่ได้จะนำมาใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพการใช้เป็นตัวควบคุมแบคทีเรียก่อโรคในพืช (Pectobacterium  carotovorum  และ Xanthomonas campestris) และในคน (P. aeruginosa) ต่อไป

ที่มาของปัญหาวิจัย: แบคทีเรียก่อโรคใช้ระบบควอรั่มเซนซิ่งในการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการก่อโรค และความรุนแรงของโรค การรบกวนหรือทำลายระบบสามารถควบคุมการก่อโรคของแบคทีเรียได้

ขอบข่ายงาน:

1. แยกเชื้อ Streptomyces จากตัวอย่างดิน
 2. ตรวจสอบหาเชื้อ Streptomyces ที่มีความสามารถในการสร้างเอนไซม์ AHL-acylase

       -  Detection system  kindly provided by Prof. Dr. Stephen K Farrand
        - Screening of AHL-degrading Streptomyces
3. โคลนยีน AHL-acylase และแยกเอนไซม์ AHL-acylase ให้บริสุทธิ์
4. ศึกษา Kinetic  ของเอนไซม์ AHL-acylase
 5. ศึกษาประสิทธิภาพของ AHL-acylase ในการควบคุมแบคทีเรียก่อโรค