Bằng cách đặt các đầu dò phát sáng tí hon vào các nhân tố phiên mã - các hóa chất đặc biệt bên trong tế bào để kiểm soát xem một gen được bật hay tắt - các nhà nghiên cứu đã có được một cái nhìn sâu sắc mới lạ về cách gen được kiểm soát.

Quan trọng là, họ khám phá ra rằng các yếu tố phiên mã hoạt động không giống như các phân tử đơn lẻ như đã từng nghĩ, mà hoạt động giống nhưng một cụm hình cầu giống trái bóng đá, gồm từ 7 đến 10 phân tử, có đường kính khoảng 30 nanomet.

Việc khám phá ra những quả bóng nano này sẽ không chỉ giúp các nhà nghiên cứu hiểu thêm về những cách hoạt động cơ bản của gen, mà còn cung cấp những hiểu biết quan trọng về các vấn đề sức khoẻ con người liên quan đến một loạt các rối loạn di truyền khác nhau, bao gồm ung thư.

Nghiên cứu, được hỗ trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Công nghệ sinh học và Khoa học Sinh học (BBSRC), được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ Đại học York, Đại học Gothenburg và Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi siêu phân giải tiên tiến để quan sát bóng nano theo thời gian thực, bằng cách sử dụng loại tế bào nấm men được sử dụng trong nướng bánh và ủ bia.

Giáo sư Mark Leake, Chủ nhiệm Ngành Vật lý Sinh học tại Đại học York, người đứng đầu công trình, cho biết: "Thật đáng kinh ngạc khi chúng tôi có khả năng nhìn thấy bên trong tế bào sống từng phân tử một.

"Chúng tôi không nghĩ rằng chúng tôi sẽ khám phá ra rằng các yếu tố sao chép hoạt động theo cách này. Tất cả các sách giáo khoa đều gợi ý rằng các phân tử đơn được sử dụng bật tắt gen, chứ không phải là các quả bóng nano điên rồ mà chúng tôi quan sát thấy này."

Nhóm nghiên cứu tin rằng quá trình tạo thành cụm là do chiến lược khéo léo của tế bào để cho phép các nhân tố phiên mã tiếp cận các gen đích của chúng càng nhanh càng tốt.

Giáo sư Leake cho biết: "Chúng tôi phát hiện ra rằng kích thước của những quả bóng nano này gần tương đương với những khoảng trống giữa DNA khi nó quấn lại bên trong một tế bào. Khi DNA bên trong một hạt nhân siết chặt lại, bạn sẽ có khoảng trống giữa các sợi DNA riêng biệt giống như mắt lưới trong lưới đánh cá. Kích thước của mắt lưới này thực sự gần với kích thước của quả bóng nano mà chúng tôi thấy.

"Điều này có nghĩa là quả bóng nano có thể lăn dọc theo các đoạn DNA, nhưng sau đó nhảy tới một phân khúc khác gần đó, điều này cho phép bóng nano tìm ra gen cụ thể mà nó kiểm soát nhanh hơn nhiều so với nếu không có nhảy nano. Nói cách khác, tế bào có thể phản ứng nhanh với các tín hiệu từ bên ngoài, và đó là một lợi thế to lớn trong cuộc đấu tranh cho sự sống còn."

Gen được tạo ra từ DNA, cái được gọi là phân tử sự sống. Kể từ khi phát hiện ra rằng DNA có hình dạng xoắn kép, đã có thêm nhiều hiểu biết về các yếu tố phiên mã, là thứ có thể kiểm soát một gen được bật hoặc tắt.

Nếu một gen được bật, các máy móc phân tử chuyên dụng trong tế bào sẽ đọc mã di truyền của nó và chuyển nó thành một phân tử protein duy nhất. Có thể tạo ra hàng ngàn loại phân tử protein khác nhau, và khi chúng tương tác có thể tác động đến việc xây dựng tất cả các cấu trúc đáng kể được tìm thấy bên trong tế bào sống.

Quá trình kiểm soát những gen được bật hoặc tắt tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào là điều căn bản cho tất cả sự sống. Khi nó diễn ra sai, thì điều này có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về sức khoẻ. Đặc biệt, sự chuyển đổi gen bất thường có thể dẫn đến các tế bào phát triển và phân chia không kiểm soát được, và có thể dẫn đến ung thư.

Nghiên cứu mới này có thể giúp cung cấp thông tin chi tiết về các vấn đề sức khoẻ con người liên quan đến một loạt các rối loạn di truyền khác nhau. Giai đoạn tiếp theo sẽ là mở rộng nghiên cứu này đến các loại tế bào phức tạp hơn nấm men và cuối cùng sẽ là tế bào người.

Thanh Vân - Dostdongnai, theo ScienceDaily.