|
Trang chủ >> Thông tin khoa học >> Khi một gen trị giá 2 gen
Thư viện ảnh
Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :
20 |
|
 Số lượt truy cập :
33274514 |
|
|
|
|
|
Khi một gen trị giá 2 gen
Thứ tư, 27-03-2013 | 08:19:21
|
|
Khái niệm cho rằng mỗi gen chỉ có thể mã hóa cho một loại protein duy nhất đã bị thách thức trong một vài năm qua. Tuy nhiên, các chức năng mà có thể xuất phát từ các gen mã hóa nhiều hơn một protein vẫn còn là một bí ẩn lớn. Hiện nay, trong một nghiên cứu được công bố trên số ra mới nhất của Tạp chí The Plant Cell, một nhóm các nhà khoa học do Paula Duque tại Viện Gulbenkian de Ciência (IGC, Bồ Đào Nha) đứng đầu, đã phát hiện ra một gen gọi là ZIFL1 có đặc thù sản xuất hai protein khác nhau với địa điểm và chức năng hoàn toàn khác biệt trong cây. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng trong rễ, ZIFL1 mã hóa một loại protein có vai trò quan trọng cho sự vận chuyển auxin, một loại hormone cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển chính xác của cây. Tuy nhiên, trong lá thì cũng gen này khởi tạo một protein có chức năng thúc đẩy khả năng chịu hạn. Gen được trình bày trong nghiên cứu này là một trong số ít gen được xác định là có khả năng sản xuất hai loại protein với vai trò sinh học khác nhau như vậy.
Đây là sự biểu hiện của gen ZIFL1 trong rễ (màu xanh lục huỳnh quang, bảng bên trái) và trong lỗ khí của lá (nhuộm màu xanh dương, bảng bên phải). (Ảnh: Estelle Remy, Instituto Gulbenkian de Ciência)
ZIFL1 thuộc một họ các gen vận chuyển, hiện diện trong tất cả các lớp sinh vật, nhưng vai trò chức năng của hầu hết các thành viên của nó vẫn chưa được biết. Những gì được biết đó là, những gen vận chuyển này mã hóa các protein mà được tích hợp vào màng tế bào và hoạt động bằng cách cho phép các phân tử nhỏ đi qua chúng. Qua các nghiên cứu sinh học và di truyền tế bào trong mô hình cây cải xoong Arabidopsis thaliana, nhóm nghiên cứu của Paula Duque đã nghiên cứu được vai trò của gen ZIFL1. Điều làm các nhà khoa học ngạc nhiên là cây đột biến không thể sản xuất gen vận chuyển ZIFL1 đã có những khiếm khuyết trong nhiều cơ quan và chức năng khác nhau. Rễ của chúng biểu hiện các vấn đề về tăng trưởng, phân nhánh, và định hướng so với cây bình thường. Những quan sát này cho thấy rằng, gen ZIFL1 đã tham gia vào việc vận chuyển hormone auxin, có vai trò quan trọng trong sự phát triển của rễ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các cây đột biến cũng gặp vấn đề trong khả năng chịu hạn. Họ nhận ra rằng các lỗ trên lá điều chỉnh hơi nước – lỗ khí - đã mở nhiều hơn ở các cây đột biến so với cây bình thường, dẫn đến tỷ lệ mất nước cao. Điều này cho thấy vai trò của ZIFL1 trong việc đóng lỗ khí và kiểm soát sự mất nước của cây, một yếu tố tối quan trọng trong điều kiện khô hạn.
Bị hấp dẫn bởi những quan sát này, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu liệu gen ZIFL1 có thể có tạo ra hai loại protein mà hoạt động khác nhau trong các mô khác biệt hay không. Ghép nối thay thế là một cơ chế quan trọng cho phép cùng một gen sản xuất ra nhiều protein. Khi gen được kích hoạt để tạo ra protein, thì đâu tiên chúng tạo ra một phân tử trung gian RNA có thể được xử lý khác nhau, với một số phần đang được bỏ đi. Quá trình cắt và dán này có thể tạo ra các phân tử RNA khác nhau mà sau đó có thể được chuyển đổi thành các protein khác nhau. Estelle Remy, nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Duque và là một trong các tác giả của nghiên cứu, đã quan sát thấy rằng trong trường hợp gen ZIFL1, thì việc ghép nối thay thế tạo ra hai phân tử RNA khác nhau và chỉ khác nhau ở hai dư lượng hóa chất. Tuy nhiên, sự khác biệt nhỏ này có một tác động rất lớn đến các protein được tạo ra, với một trong số chúng bị rút ngắn đến 67 axit amin. Cùng hợp tác với nhóm của Isabel Sá-Correia tại Viện Superior Técnico, các nhà nghiên cứu sau đó kiểm tra hoạt động của hai loại protein trong tế bào nấm men và phát hiện thấy rằng cả hai đều vận chuyển ion kali.
Có kích thước khác nhau nhưng hoạt động vận chuyển tương tự, Estelle đã tìm hiểu lý do tại sao hai loại protein này có chức năng sinh học khác biệt như vậy. Ngạc nhiên là, cô quan sát thấy rằng mô ở gốc chỉ xuất hiện dạng protein dài hơn trong khi chỉ có thể tìm thấy protein ngắn hơn ở trong lá. Hơn nữa, vị trí của hai loại protein này cũng khác nhau bên trong các tế bào của gốc và lá, được tích hợp vào các màng tế bào khác nhau. Theo Estelle, thì "việc chúng tôi không thể tìm thấy cả hai protein này đều biểu hiện hoặc trong rễ hoặc trong lá cho thấy rằng những mô này có thể có các yếu tố cụ thể mà bằng cách nào đó ảnh hưởng đến việc ghép nối RNA ZIFL1 thành một dạng có vai trò sinh học cần thiết cho mô đó".
Paula Duque nói, "Theo hiểu biết của chúng tôi, chưa có nhiều trường hợp được biết về các protein với các chức năng sinh học khác nhau như vậy được mã hóa bởi cùng một gen. Điều hấp dẫn nhất là làm thế nào mà việc kết hợp hoặc loại bỏ chỉ có hai dư lượng hóa chất trong phân tử RNA lại tạo ra hai loại protein đóng vai trò thiết yếu hoặc trong vận chuyển hormone hoặc trong khả năng chịu hạn".
Việc ghép nối thay thế là một cơ chế tối quan trọng để tạo ra sự đa dạng protein. Ở người, có khoảng 20.000 đến 25.000 gen mã hóa protein. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng hơn 90% các gen này trải qua việc ghép nối thay thế, với các nhà khoa học ước tính rằng có thể có đến 500,000 protein khác nhau trở lên trong cơ thể con người.
Thanh Vân - Dostdongnai, Theo Sciencenewsline.
|
Trở lại
In
Số lần xem: 1686
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
