Một nhóm nhà khoa học đa quốc gia đã xem xét qua các tế bào của các sinh vật khác nhau, từ amip đến con sâu, chuột rồi đến con người, để khám phá cách protein liên kết với nhau để tạo nên tế bào và các cơ quan khác nhau.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra hàng chục ngàn các tương tác protein mới, chiếm khoảng một phần tư của tất cả các kết nối protein trong một tế bào. Nguồn: Jovana Drinkjakovic
Đây là thành tựu của ngành khoa học protein, là kết quả của sự công tác giữa 7 nhóm nghiên cứu đến từ 3 quốc gia, dẫn đầu là Giáo sư Andrew Emili đến từ Trung tâm Terrence Donnelly của Trường Đại học Toronto và Giáo sư Edward Marcotte từ Trường Đại học Texas tại Austin. Kết quà nghiên cứu đã phát hiện hàng chục nghìn sự tương tác protein mới, chiếm khoảng ¼ tất cả các tương tác protein trong một tế bào.
Ngay khi một liên kết đơn trong số đó bị mất đi, nó có thể dẫn đến bệnh tật. Bản đồ protein đã giúp cho các nhà khoa học phát hiện các protein riêng lẻ có thể là nguồn gốc gây nên những rối loạn chức năng phức tạp của con người. Các thông tin sẽ được cung cấp cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới thông qua cơ sở dữ liệu truy cập mở.
Trong hơn một thập kỷ qua, giải mã các trình tự bộ gen của con người là một trong những khám phá vĩ đại nhất trong ngành sinh vật học, nhưng đó mới chỉ là bắt đầu cho sự hiểu biết của chúng ta về cách thức các tế bào hoạt động. Gen là bản thiết kế và protein, sản phẩm của gen, protein thực hiện nhiều chứa năng trong tế bào.
Các Protein làm việc theo nhóm bằng cách liên kết với nhau để thực hiện chức năng của chúng. Nhiều protein kết hợp với nhau để tạo thành cái gọi bộ máy phân tử, đóng vai trò quan trong như tổng hợp protein mới hoặc tái sử dụng các protein hết chức năng bằng cách gắn chúng vào những phần tái sử dụng. Có hàng chục ngàn protein trong tế bào con người nhưng đại đa số chúng ta vẫn không biết chúng có chức năng gì.
Chính vì lý do đó, Emili và Marcotte đã tiến hành nghiên cứu bản đồ. Họ sử dụng một thiết bị kỹ thuật t được phát triển bởi các nhóm, họ có thể lấy ra hàng ngàn bộ máy protein ra khỏi tế bào và đếm các protein riêng lẻ trong bộ máy. Sau đó, họ đã xây dựng một hệ thống, tương tự như các mạng xã hội, cung cấp các cơ sở dữ liệu về chức năng protein dựa vào các protein khác mà nó hay tương tác. Ví dụ, một protein mới chưa được nghiên cứu có khả năng tham gia vào sự sửa chữa hư hỏng trong tế bào nếu nó gắn vào những “protein sửa chữa”.
Nghiên cứu mang tính đột phá của ngày đã thu thập thông tin về bộ máy protein từ 9 loài đại diện cho cây tiến hóa của sinh vật sống: nấm men, amip, hải quỳ, ruồi, sâu, nhím biển, ếch, chuột và người. Bản đồ mới mở rộng số lượng các liên kết protein đã biết gấp 10 lần và cho cái nhìn sâu sắc vào cách chúng đã tiến hóa theo thời gian.
“Đối với tôi điểm nổi bật của việc nghiên cứu là quy mô tuyệt đối của nó. Chúng tôi đã tăng gấp ba lần số lượng tương tác protein cho mỗi loài. Vì vậy, trên tất cả các loài động vật chúng ta có thể dự đoán với sự tin cậy cao, hơn 1 triệu các tương tác protein – về cơ bản đây là ‘bước tiến lớn’ của ngành tương tác protein” Emili, Chủ tịch Ontario Research của Biomarkers trong quản lý dịch bệnh và là giáo sư tại Khoa Molecular Genetics cho biết.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra hàng chục ngàn liên kết protein vẫn không thay đổi kể từ khi các tế bào tổ tiên đầu tiên xuất hiện, một tỷ năm trước đây (!), trước sự sống của tất cả các loài động vật trên trái đất.
“Tổ hợp protein ở người thường giống với những loài khác. Điều này không chỉ củng cố những gì chúng ta đã biết về tiến hóa chung của tổ tiên chúng ta, nó cũng có ý nghĩa thiết thực, cung cấp khả năng để nghiên cứu các cơ sở di truyền cho nhiều loại bệnh và cách nó thể hiện ở các loài khác nhau, “Marcotte nói.
Bản đồ này đã được chứng minh rất có ích trong việc tìm ra các nguyên nhân gây bệnh cho người. Ví dụ là “cỗ máy phân tử” mới được phát hiện, được đặt tên là Commander, bao gồm khoảng một chục các protein riêng lẻ. Gen mã hóa một số thành phần của Commander trước đây đã được tìm thấy những người bị thiểu năng trí tuệ nhưng không làm rõ được cách những protein này làm việc.
Bởi vì Commander hiện diện trong tất cả các tế bào động vật, thực tập sinh Fan Tu đã phá vỡ các thành phần của nó trong con nòng nọc, khám phá những khác thường trong tế bào não được định vị trong quá trình phát triển của phôi và cung cấp nguồn gốc cho cấu tạo phức tạp của con người.
“Với hàng chục ngàn tương tác protein mới khác, bản đồ của chúng tôi hứa hẹn sẽ mở thêm nhiều phương pháp trong việc nghiên cứu liên kết giữa các protein và bệnh tật, cái mà chúng tôi đang quan tâm để khám phá sâu hơn trong những năm tới,” tiến sĩ Emili kết luận.
Theo phys.org
Kim Tươi
Đăng ngày: 01/10/2015