Những phát hiện gần đây của các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington ở St. Louis có thể giúp phát triển các liệu pháp điều trị các bệnh nhiễm ký sinh trùng, bao gồm sốt rét, và có thể giúp các nhà khoa học thực vật tạo ra những cây trồng khỏe mạnh. Nghiên cứu của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên tờ Journal of Biological Chemistry số ra ngày 29 tháng 12.

Choline là một chất dinh dưỡng thiết yếu mà con người nhận được từ một số loại thực phẩm nhất định, bao gồm trứng, thịt, lá xanh và các loại hạt. Cơ thể người chuyển đổi cholin thành phosphocholine (pCho), và sau đó thành phosphatidylcholine (PtdCho), một thành phần của màng tế bào. Tuy nhiên, thực vật không thể thu được chất dinh dưỡng từ môi trường và do đó phải tự tổng hợp pCho. Các quá trình sinh hoá mà cây trồng sử dụng để tổng hợp pCho cũng được tìm thấy trong tuyến trùng và ký sinh trùng sốt rét Plasmodium.

Ở thực vật, phản ứng enzyme tạo pCho là điều cần thiết cho cả chức năng bình thường và đáp ứng với stress. Phosphocholine thực vật được chuyển thành phosphatidylcholine, tạo ra các lớp màng có thể điều chỉnh độ cứng để đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ. Phosphatidylcholine thực vật cũng được chuyển đổi thành các phân tử giúp cây trồng sống trong điều kiện nhiễm mặn. Các enzyme sản sinh ra pCho trong cây được gọi là phosphoethanolamine methyltransferases (PMTs).

Nhiều năm gần đây, Goo Lee, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Washington, phòng thí nghiệm của Joseph Jez (cũng là biên tập viên của Tạp chí Hóa học Sinh học), đã bị cuốn hút bởi các PMTs cả ở thực vật và ký sinh trùng.

Lee cho biết: "Hiểu biết về enzyme PMT là chìa khoá để thiết kế cây trồng với khả năng chống chịu stress tốt hơn và tăng chất dinh dưỡng”. Hơn nữa, vì con đường xúc tác PMT được tìm thấy trong ký sinh trùng nhưng không phải con người, nhóm của Lee và Jez đang tìm kiếm các chất ức chế enzym này để điều trị các bệnh do các ký sinh trùng gây ra.

Nghiên cứu mới giải thích làm thế nào PMTs của cây Arabidopsis thaliana chia sẻ các tính năng cốt lõi của PMTs ký sinh trùng, với cấu trúc hầu như giống hệt nhau ở vị trí hoạt động. Tuy nhiên, các PMT thực vật lớn gấp hai lần so với các loài ký sinh trùng, với những đơn vị lớn có thể sắp xếp lại để thực hiện nhiều phản ứng hóa học.

Hơn nữa, ba loại PMT được tìm thấy trong thực vật - được cho là thực hiện cùng chức năng - thực sự có vẻ như đóng vai trò khác nhau tùy thuộc vào vị trí chúng được tìm thấy trong cây. Các thí nghiệm nghiên cứu sinh trưởng của cây cho thấy có một loại PMT rất cần thiết cho sự phát triển của rễ và khả năng chịu mặn, trong khi hai loại khác không có ảnh hưởng đến rễ và được tìm thấy chủ yếu ở lá.

Về lâu dài, những thông tin nàyvề PMTs trong các sinh vật khác nhau sẽ hỗ trợ trong thiết kế các enzyme với các chức năng khác nhau một cách chính xác.

Lee cho biết: "Tôi thích những câu chuyện này, nơi mà tôi có thể nhìn từ cấu trúc nguyên tử tới sinh lý để giải thích tại sao các enzym này có các hình thức khác nhau và cách chúng hoạt động”.

Lê Thị Thanh theo Phys.org