การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวสารสนเทศในการปรับปรุงวิถีการสังเคราะห์ลิปิดของยีสต์ Saccharomyces cerevisiae
In silico Reconstruction of Lipid Biosysthesis Pathway of Saccharomyces cerevisiae via Bioinformatics Approac


ดร.อาลักษณ์ ทิพยรัตน์  (หัวหน้าโครงการ)
Aluck Thipayarat. (Lecturer)
คุณชิเน ธำมรงค์ธรรม
Chinae Thammarongtham. (Researcher)
สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ

ทุนหมวดเงินอุดหนุน ประจำปี 2547 งบประมาณ 350,905 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

ลิปิดเป็นสารที่มีความหลากหลายและมีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) และ organelle membrane ซึ่งมีบทบาทเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของเซลล์ทั้ง permeability และ Fluidity เป็นต้น เป็นสารตัวกลาง (precursor) ที่สำคัญของ signal transduction pathway และลิปิดยังเป็นแหล่งพลังงานสำรองสำหรับเซลล์อีกด้วย จากประโยชน์เหล่านี้จึงทำให้ลิปิดได้รับความสนใจจากอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ทางด้านการแพทย์ ทั้ง biomedical pharmaceutical และอุตสาหกรรมอาหาร (essential fatty acids) นอกจากนั้นลิปิดยังได้รับความสนใจนำไปเป็นสารทดแทนในอุตสาหกรรมทางด้าน oleochemicals เช่น การนำไปใช้ผลิต polymers lubricants และ biofuels เป็นต้น โดยการนำเอาลิปิดไปใช้ประโยชน์ทางด้าน oleochemicals นี้มีมากถึง 200 ล้านเมตริกตันต่อปี และความต้องการใช้ lipid ยังมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นในอนาคตอีกด้วย
จากความต้องการที่มีอยู่มากนี้จึงได้มีความพยายามที่จะนำเอารา (fungi) เช่น Mortierella alpina, Mucor rouxii มาเป็นทางเลือกในการผลิตลิปิดเพิ่มเติมนอกเหนือจากแหล่งผลิตที่มีอยู่เดิม เช่น พืช (เช่น blackcurrant borage palm-kernel coconut rape seed และ evening primrose เป็นต้น) และสัตว์ (marine fish เช่น tuna salmon) เป็นต้น แต่อย่างไรก็ดีการนำเอารามาใช้ในการผลิตลิปิดยังไม่ได้ผลตามที่คาดหวังนัก แนวทางหนึ่งที่จะสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตให้สูงขึ้น คือ การทำปรับปรุงสายพันธุ์ของราเหล่านั้น แต่แนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตดังกล่าวก็ยังไม่ประสบความสำเร็จมากนัก สาเหตุนั้นอาจเนื่องมาจากความรู้เกี่ยวกับปฏิกิริยาการสังเคราะห์ลิปิดภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ ณ ปัจจุบันนี้ยังไม่ถูกต้อง หรือไม่เพียงพอต่อการที่จะทำการควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงกระบวนการสังเคราะห์ลิปิดให้มีประสิทธิภาพอย่างเต็มที่ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ที่จะต้องทำการศึกษากระบวนการสังเคราะห์ลิปิดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตขึ้นใหม่ เพื่อให้สามารถที่จะทำการสร้าง หรือทำการแก้ไขปรับปรุงกระบวนการสังเคราะห์เดิมที่มีอยู่ ให้มีความสมบูรณ์เพิ่มมากขึ้น
โดยงานวิจัยนี้จะทำศึกษาวิถีการสังเคราะห์ลิปิดโดยอาศัยข้อมูลทางด้านลำดับนิวคลีโอไทด์ในจีโนม หรือลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนของสิ่งมีชีวิตมาใช้เป็นข้อมูลหลักในการศึกษา โดยในงานนี้ได้เลือกเอายีสต์ S. cerevisiae มาเป็นแบบจำลอง (Model) ในการศึกษาแทนสิ่งมีชีวิตอื่นที่มีความสามารถในการผลิตลิปิด ทั้งนี้เนื่องจาก S. cerevisiae นั้นมีข้อมูลของลำดับนิวคลีโอไทด์ในระดับจีโนมสมบูรณ์แล้ว (ในปี ค.ศ. 1997) S. cerevisiae มีข้อมูลต่างๆ อยู่เป็นจำนวนมาก เช่น YPD (Yeast Protein Database) SGD (Saccharomyces Genome Database) Yeast DNA microarray Yeast deletion project เป็นต้น S. cerevisiae จัดเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular) จึงสามารถนำมาใช้ศึกษาได้ง่ายกว่าสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular) เนื่องจากมีความซับซ้อนน้อยกว่า S. cerevisiae จัดเป็นยูคาริโอตเหมือนกับ พืชชั้นสูง (Higher plant) รา (Fungi) และสาหร่าย (Blue-green algae) ซึ่งมีความสามารถในการผลิตลิปิดได้สูง ดังนั้นวิถีการสังเคราะห์ไขมันที่ได้จะมีความใกล้เคียง และสามารถนำไปปรับใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และคาดหวังว่าวิถีการสังเคราะห์ไขมันของยีสต์ S. cerevisiae ที่ได้จากการศึกษาในงานวิจัยนี้ จะทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในวิถีการสังเคราะห์ลิปิดได้ดีขึ้น และจะนำไปสู่การปรับปรุงกระบวนการผลิตลิปิด หรือการปรับปรุงสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่ใช้เป็นแหล่งผลิต (Host or Factory) ไขมันแบบ in silico ซึ่งจะช่วยให้สามารถทำนายหาวิธีที่จะทำการปรับปรุงวิถีการสังเคราะห์ไขมันที่มีอยู่ให้มีความรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. เพื่อทำการสร้างแบบจำลองวิถีการสังเคราะห์ลิปิดของยีสต์ Saccharomyces cerevisiae แบบ in silico โดยการวิเคราะห์แบบเปรียบเทียบข้อมูลของลำดับยีน ในจีโนมของยีสต์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆที่สมบูรณ์แล้ว โดยอาศัยเทคนิคทางด้านชีวสารสนเทศศาสตร์ (bioinformatics) และจากข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพ และสรีรวิทยาในฐานข้อมูลต่างๆ
  2. ทำการพิสูจน์แบบจำลองวิถีการสังเคราะห์ลิปิดที่สร้างขึ้น โดยการทำการทดลองตรวจหาเมตาโบไลท์สำคัญในวิถีการสังเคราะห์

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

return topic

Revised: 20 June 2003/13:43:10
© 1999 by Research and Intellectual Property Promotion Center.