Vì các công tắc trước đây chưa được nhận ra này quá nhiều và là đích tiểm năng cho điều trị bằng tân dược nên phát hiện ra vai trò của chúng có ý nghĩa lớn đối với việc chữa trị nhiều căn bệnh bào gồm cả ung thư.
Trong số ra 12/01 của tạp chí Science Signaling, nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng họ đã tập trung nỗ lực vào bộ máy giúp tế bào người chia làm 2, một bộ máy sinh hóa phức tạp được vận hành bởi hàng trăm protein. Với trí tuệ thông thường ta hiểu rằng công việc bật-tắt các protein này – để xác định liệu có, như thế nào hay khi nào tế bào phân chia – là nhiệm phụ của các photphat – hợp chất hóa học chứa phốt-pho nguyên tố giúp gói-mở các protein trong 1 qui trình gọi là phosphoryl hóa.
Thay vào đó, các nhà khoa Johns Hopkins cho biết có 1 lớp qui định thứ 2 do 1 qui trình biến đổi protein đường có tên O-GlcNAcylation.
“Hệ thống gốc đường này dường như rất có ảnh hưởng lớn và thường thấy với đường dẫn tín hiệu phân chia tế bào giống như photphat và thực sự đóng vai trò quan trọng trong việc qui định sự phosphoryl hóa,” Tiến sỹ Chad Slawson, tác giả của nghiên cứu và là trợ lý nghiên cứu tại Khoa Hóa sinh, Trường Y thuộc Đại học Johns Hopkins nói.
Vì phân tử đường này có các đặc tính lạ thường – nhỏ, dễ thay đổi và không nạp điện – nên nó gần như không thể nhìn thấy đối với các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật dò vật lý chuẩn như phép đo khối phổ.
Nghi ngờ rằng phân tử đường có tên O-GlcNAc có thể có vai trò nào đó trong việc phân chia tế bào, nhóm nghiên cứu Đại học Hopkins đã sáng chế ra hệ thống bản đồ protein sử dụng các phương pháp đo khối phổ mới.
Về cơ bản của phương pháp này là họ áp dụng sự kết hợp giữa các phương pháp biến đổi hóa học và phương pháp làm giàu, công nghệ phân mảnh protein với protein chứa bộ máy phân chia tế bào để nhận biết và phân tích thành phần phân tử của chúng. Kết quả họ đã xác định được hơn 150 vị trí mà phân tử đường O-GlcNAc được đính vào. Photphat được phát hiện được dính ở trên 300 vị trí.
Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng khi một phân tử O-GlcNAc nằm gần vị trí của photphat hay cùng vị trí thì nó ngăn không cho phophat đó gắn vào. Các protein liên quan đến sự phân bào không thể phosphoryl hóa và kích hoạt được cho đến khi O-GlcNAc rời ra.
Tôi nghĩ rằng quá trình phosphoryl hóa là một vi công tắc qui định hệ mạch cho sự phân bào và O-GlcNAc là công tắc an toàn qui định các vi công tắc này,” Tiến sỹ Gerald Hart nói.
Sử dụng dòng tế bào người chuẩn (tế bào Hela), các nhà khoa học phát hiện ra những bất thường khi họ phá vỡ quá trình phân bào bằng cách bổ sung O-GlcNAc. Mặc dù nhân tế bào chứa NST phân chia bình thường nhưng tế bào lại không phân chia, dẫn đến việc có qua nhiều nhân trong một tế bào – một tình trạng được biết đến là thể đa bội thường thấy trong nhiều tế bào ung thư.
Các nhà nghiên cứu không chỉ lập bản đồ O-GlcNAc và vị trí phosphoryl hóa mà còn đo được những biến đổi trong bộ máy phân bào vì theo Hart, các biến đổi hóa đóng vài trò giống công tắc “điều chỉnh” hơn là công tắc bật/tắt đơn thuần.
Điều quan trọng đối với nghiên cứu này là sự hiểu biết sâu hơn về quá trình phân bào, Hart nói. Việc tương tác qua lại giữa O-GlcNAc và phosphoryl hóa là một sự chuyển hệ xét về mặt tín hiệu giao tiếp.
Việc giao tiếp bằng tín hiệu này là cách mà tế bào cảm nhận được môi trường và cách nó qui định bộ máy của nó phản ứng lại kích thích. Các công tắc đường nhóm đường này cũng hé lộ một điều rằng hệ mạch tế bào phức tạp hơn nhiều so với trước đây người ta nghĩ, ông nói thêm.
L.H (PhysOrg)