Công nghệ sinh học ( phần 6 )
Hormone hoạt động như “keo phân tử” có thể nâng cao hệ thống miễn
dịch thực vật
Phát hiện về một hormone hoạt động như một loại “keo phân tử” có thể
giữ một vai trò chủ chốt để cũng cố hệ thống miễn dịch thực vật và hiểu
thêm về cách thức mà thực vật đối phó với các loại tress môi trường.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí chuyên ngành Nature, chỉ ra cách
thức mà hormone thực vật jasmonate liên kết hai protein lại với nhau –
một quan điểm mới về sinh học hormone và hóa học protein. Nghiên cứu
cũng xác định cấu trúc tinh thể của thụ quan nhằm cung cấp cái nhìn đầu
tiên ở mức phân tử về cách thức mà thực vật tránh né sự tấn công của côn
trùng và mầm bệnh.
Một cách ngắn gọn, nghiên cứu giải thích cách thức mà một dạng năng
động ở mức cao của hệ thống miễn dịch được khởi phát, Gregg Howe,
giáo sư Hóa sinh và Sinh học phân tử, cho biết.
Phát hiện về một hormone hoạt động như một loại “keo phân tử” có thể
giữ một vai trò chủ chốt để cũng cố hệ thống miễn dịch thực vật và hiểu
thêm về cách thức mà thực vật đối phó với các loại tress môi trường
(Ảnh: Michele Hogan).
“Trong nhiều khía cạnh, thụ quan này là mới theo cách nó liên kết với
các hormone đích của nó để mở sự biểu hiện gen,” Howe cho biết.
“Jasmonate dường như hoạt động như một loại “keo phân tử” dán hai
protein lại với nhau, điều này khởi sự một chuỗi sự kiện dẫn đến đáp ứng
miễn dịch. Việc xác định cấu trúc của thụ quan giải quyết một mảng
trống lớn của vấn đề.”
Nghiên cứu trước đây được thực hiện bởi Howe và He đã giúp làm sáng
tỏ cơ chế hoạt động của jasmonate, hormone thực vật cuối cùng có con
đường truyền tín hiệu được giải mã. Khi một cây bị tấn công, tín hiệu
jasmonate gây ra sự tương tác giữa một họ protein ức chế JAZ và protein
box-F COI1, quá trình này loại trừ các protein JAZ nên cây có thể thiết

lập một sự đề kháng.
Việc tái dựng cơ chế phân tử của sự nhận biết jasmonate cho thấy một
trung tâm truyền tín hiệu đa thành phần. Thay vì hoạt động như một
protein đơn lẻ, tiêu biểu cho hầu hết các thụ quan, thụ quan mới này là
một phức hợp đồng thụ quan bao gồm hai protein COI1, JAZ và một
thành phần thứ ba mới được phát hiện đó là inositol pentakisphosphate,
Howe cho biết.
Hiện tại các nhà nghiên cứu đã hiểu được cấu trúc, họ có thể thiết kế các
dẫn xuất hormone mới hay các phân tử nhỏ có thể khởi phát một đáp ứng
mong muốn. Các hợp chất như vậy có thể giúp làm tăng năng suất nông
nghiệp bằng cách bổ sung vào thực vật khả năng kháng sâu hại và mầm
bệnh.
“Thực vật cung cấp một cơ hội phong phú để tìm hiểu các quá trình sinh
học cơ bản có liên quan đến sức khỏe con người,” Howe nói. “Sự hiểu
biết cấu trúc mới về việc nhận biết jasmonate có thể mang lại ứng dụng
thực tế cho y học, bao gồm việc thiết kế các loại thuốc có khả năng gắn
hai protein lại với nhau.”
Gen chuột và người khác nhau nhiều hơn ta tưởng
Khoảng 1/5 các loài chuột là những phiên bản mới xuất hiện trong 90
triệu năm tiến hoá gần đây. Sự khác biệt giữa gen người và gen chuột khá
lớn phản ánh sự khác bịêt giữa hai loài về mặt sinh học.

Bộ gen của người và chuột lại khác nhau nhiều hơn chúng ta vẫn tưởng.
(Ảnh minh họa).
Những phát hiện này cho thấy trong mức độ hoàn chỉnh sự sắp xếp bộ
gen của chuột, chỉ đứng sau bộ gen người trong số các loại có vú. Giữa
người và chuột 4/5 số gen là chung nhau và chính nhờ những gen này các
nhà khoa học có thể dùng chúng để nghiên cứu các bệnh ở người. Tuy
nhiên, điều mà nghiên cứu mới đã chỉ ra là, chỉ một loài chuột có khả
năng chia sẻ với người về mặt sinh học.

Giữa sự khác biệt mà bộ gen để lại, người ta tìm ra một kho tàng các loại
gen mới phong phú. Nhiều loại gen mới phát hiện đang tiến hoá với bước
tiến nhanh một cách bất thường, và có thể là kết quả của cuộc “chạy đua
vũ khí” tiến hoá giữa các loài chuột và những tế bào sinh sản của chúng.
Tiến sĩ Leo Goođstadt, thuộc Nhóm nghiên cứu chức năng Trung tâm
nghiên cứu Manchester cho hay: "Trước đây, bức tranh bộ gen chuột của
chúng tôi không hoàn thiện. Chỉ khi những mảnh còn thiếu của chúng ta
về bộ gen được bổ sung thì chúng tôi mới nhận ra rằng, một số lớn các
gen chỉ tìm thấy ở chuột mà không có ở người".
Giáo sư Chris Ponting, Trường ĐH Oxford, Anh, một trong những người
lãnh đạo đề tài đánh giá: "Những phát hiện mới cực kỳ quan trọng. Chúng
giúp chúng ta tách được các gen làm người và chuột khác nhau khi xem
xét toàn bộ loài có vú”.
Còn TS Deanna Church, một thành viên khác của đề tài nói: "Những kiến
thức này rất có ích, chúng tôi hiện đã nhận thức được rằng hiểu biết
chúng tôi về bộ gen của chuột thiết sót những gì. Các phát hiện mới cho
phép chúng ta xoá bỏ được những quan niệm sai lầm và quan trọng hơn,
biết được những bí mật che giấu trong bộ môn Sinh học về chuột”.
Vai trò to lớn của công nghệ tổ hợp gen nhân tạo
Các nhà khoa học Mỹ cho biết họ đã tổ hợp nhân tạo thành công bộ gen ti
thể trên chuột thí nghiệm từ 8 đoạn DNA được hợp thành bởi 60
nucleotide.


Ảnh mang tính minh họa. (Nguồn internet)
Tính đến thời điểm hiện tại, đây là công nghệ tổ hợp gen nhân tạo đơn
giản nhất và hiệu quả nhất.

Theo các nhà khoa học, đoạn DNA nhỏ rất dễ dàng xác minh thứ tự, do
đó họ đã sử dụng 8 đoạn DNA được hợp thành bởi 60 nucleotide cho kết

hợp với hỗn hợp gồm các enzyme và thuốc thử hóa học.

Sau khi tiến hành ủ ở nhiệt độ 50 độ C trong thời gian một giờ. Sau năm
ngày, các nhà khoa học đã tổ hợp được bộ gen ti thể trên chuột thí
nghiệm. Bộ gen ti thể này có thể chỉnh sửa sự dị thường trong tế bào do
thiếu hụt ti thể.

Các nhà khoa học cho biết công nghệ tổ hợp gen này đã cung cấp phương
pháp ngày càng hiệu quả hơn trong việc tạo ra đoạn DNA lớn không mắc
lỗi.

Công nghệ tổ hợp gen này có thể dùng để thiết kế và điều chế vắcxin,
dược phẩm hoặc biến tế bào vi khuẩn thành năng lượng sạch.
Tằm biến đổi gene sản xuất tơ nhân tạo
ĐH Notre Dame (Pháp), ĐH Wyoming (Mỹ) và công ty công nghệ sinh
học Kraig Biocraft (Mỹ) đã thành công trong việc tạo ra tằm biến đổi
gene có khả năng kéo sợi tơ nhện nhân tạo.
Bằng kỹ thuật DNA tái tổ hợp, các nhà nghiên cứu đã tạo ra giống tằm
biến đổi gene này trên cơ sở lấy DNA từ nhện. Khi những con tằm quay
kén, lụa được sản xuất ra với tính chất kết hợp giữa tơ tằm và tơ nhện, cải
thiện rõ rệt tính đàn hồi và lực mạnh so với tơ nhện tự nhiên.

Tơ của tằm chuyển đổi gene.

Tằm trưởng thành.
“Thế hệ các sợi tơ có đặc tính tơ nhện là một trong những mục tiêu quan
trọng của khoa học vật liệu”, ông Malcolm Fraser, giáo sư khoa Sinh học,
ĐH Notre Dame cho biết. Do đó nghiên cứu này được xem là một bước
đột phá quan trọng trong việc phát triển sợi tơ tằm cao cấp ứng dụng
trong lĩnh vực y tế và phi y tế.


Tơ nhện tự nhiên có một số đặc tính khác thường về thể chất, trong đó độ
bền kéo và độ đàn hồi cao hơn đáng kể so với sợi tơ tằm tự nhiên kéo sợi.
Sợi tơ nhện có nhiều ứng dụng tiềm năng trong y sinh học, như vật liệu
chỉ khâu tự hủy, cải thiện băng chữa lành vết thương, hoặc làm giàn
khung tự nhiên cho việc sửa chữa, thay thế gân và dây chằng.

Ngoài ra, chúng còn được ứng dụng trong áo chống đạn, quần áo thể thao
thế hệ mới, các loại vải nhẹ và mạnh, cũng như cải thiện túi khí ôtô.

Các nhà nghiên cứu cho biết, do tằm đã trở thành nguồn sản xuất lụa
thương mại, những con tằm biến đổi gene này sẽ giải quyết hiệu quả vấn
đề sản xuất lụa tơ nhện quy mô lớn.