Xác định promotor biểu hiện gen dhs-21 mã hoá Dicarbonyl/L-xylulose reductase trong Caenorhabditis elegans

Tạp chí Công nghệ Sinh học 15(2): 359-365, 2017 
359 
XÁC ĐỊNH PROMOTOR BIỂU HIỆN GEN dhs-21 MÃ HOÁ DICARBONYL/L-XYLULOSE 
REDUCTASE TRONG CAENORHABDITIS ELEGANS 
Lê Thọ Sơn1, 2, * , Joohong Ahnn2, Jeong Hoon Cho3, Nguyễn Huy Hoàng4 
1Viện Công nghệ sinh học lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Việt Nam 
2Trường Khoa học tự nhiên, Đai học Hanyang, Seoul 133-791, Hàn Quốc 
3Trường Sư phạm, Đại học Chosun, Gwangju 500-712, Hàn Quốc 
4Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
* Người chịu trách nhiệm liên lạc. E-mail: sonacademiasinica@gmail.com 
Ngày nhận bài: 12.9.2014 
Ngày nhận đăng: 20.4.2017 
TÓM TẮT 
 Dicarbonyl/L-xylulose reductase (DCXR) là một enzyme thuộc nhóm dehydrogenase và thực hiện chuyển 
hoá L-xylulose thành xylitol với sự tham gia của cofactor NADH hoặc NADPH in vitro. Enzyme này có mặt ở 
nhiều loài sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm và động thực vật. Những nghiên cứu liên quan trước đã công bố nhiều 
kết quả về cấu trúc, tính chất và hoá sinh của enzyme nhưng chức năng sinh học của nó vẫn còn là bí ẩn và khó 
thực hiện trên động vật mô hình chuột hay tế bào người vì có nhiều gen đồng dạng DCXR. Rất may mắn, trong 
nghiên cứu trước chúng tôi đã khẳng định rằng trong hệ gen tuyến trùng (giun tròn) mô hình Caenorhabditis 
elegans tự nhiên chỉ có một gen mã hóa DCXR đó là dehydrogenase-21 (dhs-21). Vì vậy, Ce.dhs-21 và C. 
elegans là mô hình thuận lợi cho nghiên cứu biểu hiện và chức năng sinh lý của nhóm enzym DCXR. Nghiên 
cứu này xác nhận sự biểu hiện của gen dhs-21 ở mức in vivo. Chúng tôi đã xác định và thực hiện chuyển ba 
trình tự promoter và gen dhs-21 vào vector tái tổ hợp gắn Green Fluorescent Protein (GFP). Những vector tái 
tổ hợp đó được chuyển vào trong giun lưỡng tính dhs-21(jh129) và C. elegans N2 bằng kỹ thuật chuyển gen vi 
tiêm (microinjection). Kết quả cho thấy promoter p2 điều hoà biểu hiện của gen dhs-21 ổn định và giống với 
tiêu bản immunogold Electric Microscopy (EM). dhs-21 biểu hiện trong giun lưỡng tính và giun đực từ giai 
đoạn phôi thai cho tới khi giun chết. DHS-21 xuất hiện ở trong tế bào chất của tế bào ruột, tế bào biểu mô ống 
sinh dục (gonad sheath cells), tế bào utse (uterin seam cell). 
Từ khoá: Biểu hiện của gen dhs-21, Caenorhabditis elegans, chuyển gen bằng kỹ thuật vi tiêm 
(microinjection), dicarbonyl/L-xylulose reductase (DCXR), green fluorescent protein (GFP), promoter, tuyến 
trùng mô hình. 
MỞ ĐẦU 
 Dicarbonyl/ L-xylulose reductase (DCXR) thuộc 
nhóm aldo-keto reductase và xuất hiện ở rất nhiều 
sinh vật bậc thấp cho tới sinh vật bậc cao. Trong nấm 
men, nó thực hiện chuyển hoá L-xylulose thành 
xylitol theo cả hai chiều ngược và xuôi. Trong nhóm 
sinh vật tiến hóa hơn bao gồm động vật, DXCR xúc 
tác chuyển hoá L-arabinose trong con đường trao đổi 
chất (oxy hóa khử) oxy-reductive L-arabinose 
(Fonseca et al., 2007).Trong sinh vật bậc cao, DCXR 
thực hiện xúc tác phản ứng chuyển hoá đường trong 
trao đổi đường ví dụ như glucose (Kaneko et al., 
1997). Sự thiếu hụt DCXR gây ra hội chứng 
Pentosoria (nồng độ L-xylulose và/hoặc xylitol cao) 
và gây ra chẩn đoán nhầm bệnh tiểu đường ở người 
(Lane, Jenkins, 1985). 
 Các chất carbonyl thường được tạo ra trong quá 
trình trao đổi chất và oxi hoá nội bào (Busch et al., 
2010). Trong số đó, các phân tử mang nhóm α-
dicarbonyl có độ hoạt động cao và có khả năng kết 
hợp với các thành phần quan trọng trong tế bào để 
tạo ra những phức hợp bị đường hóa AGE 
(Advanced glycation end-products). Hàm lượng 
AGE thường gắn liền với bệnh ở thận và lão hoá 
sớm. DCXR khử phức chất mang α-dicarbonyl nhất 
định, các aldehyde và ketone xuất hiện nội tại hoặc 
xâm nhập vào cơ thể (Nakagawa et al., 2002). 
 Ngoài ra, DCXR biểu hiện mạnh trong ung thư 
Lê Thọ Sơn et al. 
360 
tinh hoàn vì vậy nó được sử dụng như là một chỉ thị 
trong chẩn đoán ung thư tinh hoàn ở người (Cho-
Vega et al., 2007a). DCXR được xác định biểu hiện 
trên màng tinh tử do vậy nó được cho là có thể giúp 
cho tinh trùng dung hợp với trứng (Cho-Vega et al., 
2007b). 
 Mặc dù các nghiên cứu đã xác định DCXR vai 
trò hoá sinh in vitro và dự báo vai trò sinh lý của 
chúng nhưng chưa có thực nghiệm chứng minh vai 
trò sinh lý của enzyme này. Chúng tôi tìm thấy gen 
dhs-21 đồng dạng duy nhất của DCXR trong hệ gen 
của sinh vật mô hình Caenorhabditis elegans (C. 
elegans) (Brenner, 1973). Có lẽ kết quả nghiên cứu 
dhs-21 trong C. elegans sẽ là cơ sở tham khảo cho 
các nghiên cứu DCXR ở các đối tượng khác. Trong 
nghiên cứu này chúng tôi trình bày phương pháp và 
kết quả xác định promoter điều hòa sự biểu hiện của 
gen dhs-21 trong giun C. elegans N2. 
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
Vật liệu 
 Các chủng giun được sử dụng bao gồm: C. 
elegans N2 (nhập từ trung tâm giun Caenorhabditis 
Genetics Center (CGC), Hoa Kỳ) (Sơn, 2015) và 
dhs-21 (jh129) (Son le et al., 2011). Các chủng vi 
khuẩn bao gồm E. coli OP50 (nhập từ CGC) (May et 
al., 2009) và DH5α. Tất cả các hoá chất dùng trong 
thí nghiệm là Aldrich-Sigma và những enzyme giới 
hạn của hãng Roche và New England Biolabs (mua 
từ một số chi nhánh phân phối tại Hàn Quốc). Các 
vector được sử dụng pPD95_75 và pPD95_77 (tham 
khảo tại  
Xác định loại protein 
 Để dự đoán được dhs-21 mã hoá protein nào, 
trình tự amino acid suy luận từ thư viện cDNA được 
so sánh với ngân hàng trình tự protein (theo dữ liệu 
trên NCBI và wormbase). Tiếp đến, trình tự amino 
acid DHS-21 được so sánh với DXCR của người và 
họ chuột bằng chương trình Clustal X. 
Tạo vector biểu hiện Ex1, Ex2 và Ex3 
 Ba trình tự promoter tại đầu 5’ của gen dhs-21 
trong genome được phân lập bằng kỹ thuật PCR. Để 
có DNA tổng số của hệ gen , ba cá thể giun được 
nhặt vào ống PCR có 20 µl dung dich phân giải (30 
mM Tris pH8, 8 mM EDTA, 100 mM NaCl, 0.7% 
NP40, 0.7% Tween 20, 100 µg/ml proteinase K). 
Ống được ủ lạnh 60 phút ở -860C trong tủ lạnh hoặc 
vài phút ở -1960C bằng nitrogen lỏng . Nhiệt độ lạnh 
làm rạn nứt lớp cutin bên ngoài bao bọc cơ thể giun 
và phá vỡ các tế bào. Tiếp đến ống mẫu được ủ nhiệt 
60oC trong 30 phút; 95oC trong 15 phút; 04oC trong 
10 phút bằng máy PCR (Applied Biosystems 
GeneAmp PCR system 9700). Kết quả DNA được 
giải phóng khỏi tế bào giun (Ahringer, 2006). 
 Các primer được thiết kế cho mỗi trình tự 
promoter với các đầu 5’ gắn thêm trình tự cắt Hind 
III và đầu 3’ gắn trình tự cắt XbaI (Bảng 1). Chu 
trình nhiệt để khuếch đại mỗi promoter bằng PCR 
như sau : biến tính DNA ở 95oC trong 03 phút; 20 
chu kỳ PCR (biến tính ở 94oC trong 02 phút; gắn 
mồi ở 70oC trong 30 giây; phản ứng kéo dài sản 
phẩm ở 72oC từ trong 03 phút); kéo dài sản phẩm ở 
72oC trong vòng 04 phút; hạ nhiệt phản ứng ở 04oC 
trong 10 phút. 
Bảng 1. Các cặp mồi (primers) được sử dụng. Các mồi được gắn thêm những trình tự nucleotide cắt bởi enzyme giới hạn 
HindIII, XbaI, PstI và SmaI tương ứng. Trình tự nucleotide được bôi đậm và gạch chân là vị trí cắt của enzyme giới hạn. 
Tên mồi Trình tự (5'>3') Chiều Phản ứng PCR 
HindIII F1 CCCAAGCTTAGTTGAAGAACATCAG Xuôi p1 
HindIII F2 CCCAAGCTTGATGAAACGGTTAG Xuôi p2 
HindIII F3 CCCAAGCTTACTTGAGAGAGCCAT Xuôi p3 
XbaI R3 CTAGTCTAGACATTGTTTCGTCAGATGATA Ngược p1, p2, p3 
PstI IF AAACTGCAGGAG ATTAAGAAATG Xuôi gen dhs-21 
SmaI IR TTCCCCGGGGTTATTCGAAAATC Ngược gen dhs-21 
Tạp chí Công nghệ Sinh học 15(2): 359-365, 2017 
361 
 Sản phẩm PCR được chuyển vào vector pPD95_75 
giữa vị trí HindIII và XbaI. Khi vector tái tổ hợp hoạt 
động GFP được tổng hợp. GFP phát ra màu ánh sáng 
bước sóng xanh 509 nm với đỉnh 540 nm khi hấp thụ 
sóng huỳnh quang 395 nm với đỉnh 470 nm (Chalfie et 
al., 1994). Để không làm đột biến và thu được số lượng 
lớn vector, mỗi vector tái tổ hợp được chuyển vào trong 
tế bào khả biến DH5α và nuôi cấy trên môi trường LA 
(LB broth + agar) có bổ sung 50 ng/ml ampicillin. 
Tạo vector Ex4 [p2::dhs-21::GFP] 
 Toàn bộ gen dhs-21 trong cosmid 
WRM062cA12 được nhân lên bằng PCR; sản phẩm 
này có mang trình tự cắt của enzyme PstI tại đầu 5’ 
và SmaI tại đầu 3’. Gen dhs-21 được kiểm tra trình 
tự để đảm bảo không có bất kỳ đột biến trình tự 
nucleotide nào sau khi gắn vào vector pPD95_77 
giữa PstI và SmaI. 
Kỹ thuật chuyển gen vi tiêm 
 Kỹ thuật vi tiêm được sử dụng để đưa các vector 
tái tổ hợp vào trong tế bào trứng dung hợp chưa thụ 
tinh trong buồng trứng giun lưỡng tính C. elegans 
N2 ở giai đoạn ấu trùng L4. Để biết giun có tiếp 
nhận vector sau khi vi tiêm, vector pRF4 mang rol-6 
đột biến trội gây ra kiểu hình roller được vi tiêm 
đồng thời. Xuất hiện F1 với kiểu hình roller thì 
chứng tỏ thí nghiệm chuyển gen vi tiêm thành công 
(Evans, 2005). 
Biểu hiện của gen dhs-21 
 Các dòng giun được nuôi trong đĩa NGM 
(nematode growth medium) bao gồm: 3 g NaCl, 17 g 
agar, 2,5 g peptone, 975 ml H2O, 01 ml 1M CaCl2, 
01 ml 5 mg/ml cholesterol trong ethanol, 01 ml 
MgSO4 và 25 ml KPO4) có nuôi trải E. coli OP50. 
Giun được đưa lên tiêu bản và chụp ảnh bằng kính 
hiển vi huỳnh quang (kính soi nổi Zeiss có gắn 
nguồn tia cực tím (UV). 
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
dhs-21 mã hoá decarbonyl/L-xylulose reductase 
 Dựa vào phân tích trình tự cDNA, DHS-21 có 
251 amino acid , thuộc dạng dehydrogenase tiêu biểu 
vì có nhiều đặc điểm tương đồng với dehydrogenase 
ví dụ hai trình tự tương ứng với G8-XXX-G12-X-
G14 đầu N là vị trí liên kết với cofactor (Grimm et 
al., 2000) và Y155-XXX-K159 và S134 trình tự 
trong trung tâm phản ứng (Nakagawa et al., 2002). 
DHS-21 có trình tự amino acidtương đồng với 
DCXR của chuột (Nakagawa et al., 2002) (chuột 
nhà: 48% giống tuyệt đối và 67% giống tương đối; 
chuột Norway (Ishikura et al., 2003) 49%-68%) và 
DCXR của người ( (Ishikura et al., 2003) (47%-
68%) (Hình 1). 
MoDCXR : 
RaDCXR : 
HuDCXR : 
CeDHS-21 : 
 * 40 * 
..MDLGLAGRRALVTGAGKGIGRSTVLALKAAGAQVVAVSRTREDLDDLVRECPGVEPVCVDLA.DWE
..MDLGLAGRRALVTGAGKGIGRSTVLALQAAGAQVVAVSRTREDLDSLVRECPGVEPVCVDLA.DWE
..MELFLAGRRVLVTGAGKGIGRGTVQALHATGARVVAVSRTQADLDSLVRECPGIEPVCVDLG.DWE
MPANYDFTDKRILVTGASQGIGKEICLSLAKAGAQVIAFARNEANLLSLVKETTSLRYTIIPIVGDVS
 G G G R 
 : 65
 : 65
 : 65
 : 68
MoDCXR : 
RaDCXR : 
HuDCXR : 
CeDHS-21 : 
 80 * 120 
ATEQALSNVG....PVDLLVNNAAVALLQPFLEVTKEACDTSFNVNLRAVIQVSQIVAKGMIARGVPG
ATEQALSNVG....PVDLLVNNAAVATLQPFLEVTKEACDTSFNVNFRAVVQVSQIVARGMIARGVPG
ATERALGSVG....PVDLLVNNAAVALLQPFLEVTKEAFDRSFEVNLRAVIQVSQIVARGLIARGVPG
ANEEVLFKLIVPHFPIHGLVNNAGIATNHAIGQITQQSIDRTFAVNVRGPILIAQLVARNFVDRQIKG
 : 129
 : 129
 : 129
 : 136
MoDCXR : 
RaDCXR : 
HuDCXR : 
CeDHS-21 : 
 * 160 * 200 
AIVNVSSQASQRALTNHTVYCSTKGALDMLTKMMALELGPHKIRVNAVNPTVVMTPMGRTNWSDPHKA
AIVNVSSQASQRALTNHTVYCSTKGALDMLTKVMALELGPHKIRVNAVNPTVVMTPMGRANWSDPHKA
AIVNVSSQCSQRAVTNHSVYCSTKGALDMLTKVMALELGPHKIRVNAVNPTVVMTSMGQATWSDPHKA
SIVNISSQAAIRPLDNHTVYCASKAALDMVTRCLANELGSQNIRVNSVNPTVVMTDMGRDNWSDPDKK
 S Y K 
 : 197
 : 197
 : 197
 : 204
MoDCXR : 
RaDCXR : 
HuDCXR : 
CeDHS-21 : 
 * 240 
KAMLDRIPLGKFAEVENVVDTILFLLSNRSGMTTGSTLPVDGGFLAT
KVMLDRIPLGKFAEVENVVDTILFLLSNRSSMTTGSALPVDGGFLAT
KTMLNRIPLGKFAEVEHVVNAILFLLSDRSGMTTGSTLPVEGGFWAC
KKMLDRMPIKRFAEVDEVVNAVLFLLSDNASMTTGSTLPVDGGFSNN
 : 244
 : 244
 : 244
 : 251
Hình 1. So sánh trình tự amino acid của DHS-21 với DCXRs. Mo-mouse (chuột nhà), Ra-rat (chuột Norway), Hu-human 
(người) và Ce-C. elegans và mã DCXR lần lượt là Q91X52, Q920P0, Q7Z4W1 và Q21929. Trình tự GxxxGxGx18R gắn kế 
NADH hoặc NADPH. Trình tự Sx12YxxxK gắn L-xylulose. 
Lê Thọ Sơn et al. 
362 
Tạo vector tái tổ hợp pdhs-21::GFP 
Hình 2. Xác định promoter. Độ lớn của các promoter từ sản 
phẩm PCR (A). Các dòng vi khuẩn có mang promoter được 
cắt bằng enzyme giới hạn Hind III và XbaI (B). C1, C3 và 
C4; C5, C6, C7, C8 và C9; C12 là những vector Ex1; Ex2; 
và Ex3 mang promoter p1, p2 và p3 tương ứng; mk-thang 
tiêu chuẩn độ lớn vạch DNA; ct-đối chứng. 
 Thông thường các promoter điều hòa hoạt động 
phiên mã các gen mã hoá protein mang từ 12 đến 21 
trình tự TATA trong khoảng 2-3 kb và nằm giữa gen 
quan tâm và gen đứng trước nó hoặc một phần của 
gen đứng trước nó. Thêm vào đó, phần mềm 
PROMO được dùng để tham khảo thêm vị trí bám 
của một số yếu tố phiên mã. Vì vậy, bằng cách phán
đoán từ hệ gen, ba trình tự promoter 1 (1052 bp), 2 
(2027 bp) và 3 (2988 bp) (gọi tắt là theo thứ tự p1, 
p2 và p3) nằm ngay trước nucleotide A của mã khởi 
đầu trong gen dhs-21 được chọn. 
 Ba promoter được khuếch đại từ hệ gen bằng 
kỹ thuật PCR (Hình 2A), sau đó được cắt bằng 
enzyme giới han và gắn vào vector pPD95_75 có 
GFP bằng DNA ligase. Từng vector được biến 
nạp vào tế bào E. coli DH5α để tạo dòng khác 
nhau và do vậy có thể tăng lượng lớn vector 
giống hệt nhau. Kết quả, ba vector tái tổ hợp 
tương ứng Ex1, Ex2 và Ex3 đã được thiết kế 
(Hình 2B). Vì p1, p2 và p3 được phân lập ban 
đầu bằng kỹ thuật PCR nên có thể mang một đến 
vài đột biến điểm rải rác trong trình tự 
nucleotide. Các đột biến nhỏ rải rác được cho 
rằng ảnh hưởng không đáng kể tới khả năng điều 
hoà biểu hiện của gen. Thêm nữa, việc tìm một 
promoter với từ hai đến ba ngàn nucleotide 
không có bất kỳ đột biến điểm nào sẽ mất nhiều 
thời gian. Vì vậy những biểu hiện của gen dưới 
sự điều khiển của promoter có tính tương đối. 
Tuy nhiên, để biết hơn sự chính xác của biểu 
hiện của dhs-21 dưới sự điều khiển promoter 
(Hình 3), kết quả immunogold EM (electron 
microscope) cũng được so sánh (Hình 4). 
Biểu hiện của gen dhs-21 
 Tổng số 210 cá thể đột biến dhs-21 (jh129) được 
vi tiêm, 60 cá thể được vi tiêm với Ex1, 62 con với 
vector Ex2 và 108 con với Ex3. Sau vi tiêm, một số 
cá thể bị chết hoặc không thể sinh con do tổn thương 
và/hoặc độc tính vì lượng hoặc cấu trúc vector tái tổ 
hợp. Từ các dòng tái tổ hợp, chúng tôi đã chọn được 
02 cá thể F1 có kiểu hình roller mang Ex1, 10 con 
kiểu hình di chuyển cuộn tròn (roller) mang Ex2 và 
Hình 3. Biểu hiện tương đồng của gen dhs-21 trong N2 và dhs-21(jh129). dhs-21 (màu xanh) biểu hiển trong tế bào biểu mô 
ngoài của ấu trùng L1 (A), utse (mũi tên ngắn) và cơ quan sinh sản (mũi tên dài) (B), cơ quan sinh sản đực (mũi tên) (C), 
ruột con lưỡng tính (D) và con đực (E). Biểu hiện của dhs-21 trong ruột ấu trùng L1 (F), ruột (mui tên ngắn), và cơ quan sinh 
sản đực (mũi tên dài) ở tuổi trưởng thành (G), cơ quan sinh sản cái (mũi tên ngắn) và utse (mũi tên dài) (H). Thước đo 50 
hoặc 100 µm. 
Tạp chí Công nghệ Sinh học 15(2): 359-365, 2017 
363 
03 cá thể kiểu hình roller mang Ex3 từ thế hệ mẹ P0 
được chuyển gen bằng vi tiêm. Tiếp tục theo dõi các 
thế hệ tiếp theo F2 và F3 bằng chỉ thị GFP dưới kính 
hiển vi huỳnh quang cho thấy các dòng được chuyển 
Ex3 biểu hiện GFP rất yếu và mất hoàn toàn ở thế hệ 
F2, F3 và F4; dòng được chuyển Ex1 không biểu 
hiện GFP; ngược lại, 05 dòng mang Ex2 biểu hiện 
GFP bền vững. Từ rất nhiều thế hệ, biểu hiện của 
dhs-21 được xác định ở trong phần tế bào chất của tế 
bào ở ruột và cơ quan sinh sản của cá thể lưỡng tính 
và đực liên tục trong toàn bộ vòng đời. dhs-21 còn 
biểu hiện ở tế bào cơ quan sinh sản đực và utse 
(uterous seam cell) của con lưỡng tính ở giai đoạn 
trưởng thành (Hình 3A-E). dhs-21 được biểu hiện ở 
các tế bào biểu bì ở giai đoạn ấu trùng L1 và L2. 
Biểu hiện ổn định này xuất hiện ở cả hai nhóm dòng 
chuyển gen có nguồn gốc từ dhs-21 (jh129) và dòng 
tự nhiên N2. 
Hình 4. Ảnh immunogold EM được nhuộm bởi kháng thể kháng DHS-21. Ruột của giun lưỡng tính N2 (a) và của dòng đột 
biến dhs-21 (jh129) (b). Cơ quan sinh sản của N2 (c) và dhs-21 (jh129) (d). Thước đo: 02 µm. 
 Để biết mô hình biểu hiện của gen, vector Ex4 
[p2::dhs-21::GFP] được tạo ra bằng cách gắn gen p2 
và gen dhs-21 vào vector pPD95_77 (có mang gen 
GFP). Kết quả là mô hình biểu hiện của gen dhs-21 
không khác nhau giữa Ex4 và Ex2 khi được chuyển 
vào giun dhs-21(jh129) và N2 (Hình 3F-H). Vì Ex4 
và Ex2 là các vector ngoại lai nên cần kiểm tra độ tin 
cậy của biểu hiện dhs-21, trong một nghiên cứu khác 
(không mô tả chi tiết trong nghiên cứu này), chúng 
tôi đã so sánh với immunogold EM (Son le et al., 
2011) và kết quả cho thấy hoàn toàn tương đồng 
(Hình 4). 
 Vì p2 có thể điều khiển biểu hiện gen ở tế bào 
ruột, cơ quan sinh sản và utse, nên p2 có thể được 
dùng để biểu hiện gen khác với dhs-21 c trong tế 
bào của ruột, cơ quan sinh sản và utse. Điều đặc 
biệt là chưa có công trình công bố nghiên cứu vai 
trò của utse, một cấu trúc chỉ được tạo từ một tế 
bào duy nhất trong số 953 tế bào của cơ thể giun 
lưỡng tính (Sulston, Horvitz, 1977), vì vậy p2 mở 
ra một công cụ để nghiên cứu biểu hiện và chức 
năng của gen chỉ biểu hiện trong tế bào dung hợp 
utse. 
KẾT LUẬN 
 Có những phương pháp khác nhau xác định biểu 
hiện của một gen. Phương pháp biểu hiện protein 
phát huỳnh quang (GFP, RFP và YFP) do promoter 
nhất định điều khiển cho phép nhìn được vị trí, và 
thời điểm phát triển mà gen được biểu hiện ở mức độ 
bào quan. Đây là một trong những tính chất quan 
trọng và thuận lợi khi sử dụng C. elegans làm mô 
hình khi nghiên cứu di truyền phân tử. Trong nghiên 
cứu này, chúng tôi đã dự đoán promoter của dhs-21, 
sử dụng enzyme giới hạn để tạo ra vector tái tổ hợp 
Lê Thọ Sơn et al. 
364 
mang gen gfp và promoter đó. Khi promoter hoạt 
động, GFP được biểu hiện, đó cũng chính là biểu 
hiện của gen chủ định dhs-21. 
Lời cảm ơn: Chúng tôi cảm ơn sự trợ giúp của Giáo 
sư Jae-Ran Yu tại trường đại học Koonkuk và Tiến 
sỹ Gunasekaran Singaravelu tại Viện Nghiên cứu 
Waksman, Hoa Kỳ vì những đóng góp khác trong 
nghiên cứu này. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Ahringer J (2006) Reverse genetics., in The C. elegans 
Research Community, eds. WormBook. 
doi/10.1895/wormbook.1.47.1,  
Brenner S (1973) The genetics of Caenorhabditis elegans. 
Genetics 77: 71-94 
Busch M, Franke S, Ruster C, Wolf G (2010) Advanced 
glycation end-products and the kidney. ESCI 40: 742-755 
Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G, Ward WW, Prasher DC 
(1994) Green fluorescent protein as a marker for gene 
expression. Science 263: 802-805 
Cho-Vega JH, Tsavachidis S, Do KA, Nakagawa J, 
Medeiros LJ, McDonnell TJ (2007a) Dicarbonyl/L-
xylulose reductase: a potential biomarker identified by 
laser-capture microdissection-micro serial analysis of gene 
expression of human prostate adenocarcinoma. Cancer 
Epidemiol Biomarkers Prev. 16: 2615-2622 
Cho-Vega JH, Vega F, Schwartz MR, Prieto VG (2007b) 
Expression of dicarbonyl/L-xylulose reductase (DCXR) in 
human skin and melanocytic lesions: morphological 
studies supporting cell adhesion function of DCXR. J 
Cutan Pathol 34: 535-542. 
Evans TC (2005) Transformation and microinjection. In 
The C. elegans Research Community, eds. WormBook. 
doi/10.1895/wormbook.1.108.1, 
Fonseca C, Romao R, Rodrigues de Sousa H, Hahn-
Hagerdal B, Spencer-Martins I (2007) L-Arabinose 
transport and catabolism in yeast. FEBS J 274: 3589-3600 
Grimm C, Maser E, Mobus E, Klebe G, Reuter K, Ficner 
R (2000) The crystal structure of 3alpha -hydroxysteroid 
dehydrogenase/carbonyl reductase from Comamonas 
testosteroni shows a novel oligomerization pattern within 
the short chain dehydrogenase/reductase family. J Biol 
Chem 275: 41333-41339 
Ishikura S, Isaji T, Usami N, Nakagawa J, El-Kabbani O, 
Hara A (2003) Identification of amino acid residues 
involved in substrate recognition of L-xylulose reductase 
by site-directed mutagenesis. Chem Bi Interact 143-144: 
543-550 
Kaneko JJ, Harvey JW, Bruss M (1997) Clinical 
Biochemistry of Domestic Animals, 5th ed. Academic 
Press, San Diego, CA 
Lane AB, Jenkins T (1985) Human L-xylulose reductase 
variation: family and population studies. Ann Hum Genet 
49: 227-235 
May RC, Loman NJ, Haines AS, Pallen MJ, Boehnisch C, 
Penn CW, Lee CH, Kim J (2009) The genome sequence of 
E. coli OP50. The WBG 18: 1 
Nakagawa J, Ishikura S, Asami J, Isaji T, Usami N, Hara 
A, Sakurai T, Tsuritani K, Oda K, Takahashi M, 
Yoshimoto M, Otsuka N, Kitamura K (2002) Molecular 
characterization of mammalian dicarbonyl/L-xylulose 
reductase and its localization in kidney. J Biol Chem 277: 
17883-17891 
Son le T, Ko KM, Cho JH, Singaravelu G, Chatterjee I, 
Choi TW, Song HO, Yu JR, Park BJ, Lee SK, Ahnn J 
(2011) DHS-21, a dicarbonyl/L-xylulose reductase 
(DCXR) ortholog, regulates longevity and reproduction in 
Caenorhabditis elegans. FEBS Lett 585: 1310-1316 
Sơn LT (2015) Caenorhabditis elegans - động vật mô hình 
trong nghiên cứu sinh học phân tử. VJS. 
Sulston JE, Horvitz HR (1977) Post-embryonic cell 
lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans. Dev 
Biol 56: 110-156 
PROMOTERS OF THE dhs-21 GENE ENCODING DICARBONYL/L-XYLULOSE 
REDUCTASE IN CAENORHABDITIS ELEGANS 
Le Tho Son 1, 2, Joohong Ahnn2, Jeong Hoon Cho3, Nguyen Huy Hoang4 
1College of Forestry Biotechnology, Vietnam National University of Forestry, Vietnam 
2College of Natural Sciences, Hanyang University, Seoul 133-791, Republic of Korea 
3College of Education, Chosun University, Gwangju 501-759, Republic of Korea 
4Institute of Genome Research, Vietnam Academy of Science and Technology 
SUMMARY 
Dicarbonyl/L-xylulose (DCXR) was identified as a dehydrogenase. This type of enzyme was presented in 
Tạp chí Công nghệ Sinh học 15(2): 359-365, 2017 
365 
various forms of lives including bacteria, fungi, plants and animals. Generally, it converts L-xylulose to xylitol 
in the presence of either cofactor NADH or NADPH in vitro. Previous studies reported the biochemistry 
properties and crystal structure but largely uncovered biological roles of DCXRs. It was impossible to dissect 
the functions in mice or human cells that had many DCXR homologs in their genomes. Interestingly, the wild-
type Caenorhabditis elegans, a well-known model organism in biological research, has only nuclear genomic 
dhs-21 that encodes a unique homologous DCXR. Thus Ce.dhs-21 and the host C. elegans were relevant for 
investigation of the physiologically-vital functions of the DCXR. This research aimed to the expression of 
dhs-21 in vivo. We defined three promoters , manipulated three relative reporter-constructs that conjugated the 
dhs-21 gene and Green Flouresent Protein (known as GFP) one. The construct vectors were transferred into 
wild-type C. elegans N2 and as well as the hermaphroditic loss of function dhs-21(jh129) by microinjection. In 
the results, we found that the expression pattern of dhs-21 under the only p2-promoter construct was stable and 
similar to immunogold Electric Microscopy (EM) images. The dhs-21 gene was expressed in both sexes of at 
all larval stages till the deaths of worms. DHS-21 was expressed in the cytosol of the intestinal, gonad sheath 
and uterous seam cell (utse). 
Keywords: Caenorhabditis elegans as a model organism, dicarbonyl/L-xylulose reductase (DCXR), expression 
of dhs-21 gene, microinjection of genes, Green Fluorescent Protein (GFP), Nematode, Promotor