Nghiên cứu đã phát hiện trong cây cơ chế điều chỉnh khiếm khuyết trong cuộn gập protein (Protein Folding)

 Các bệnh về hệ thống thần kinh khác ở người như chứng xơ cứng động mạch não (ALT), bệnh Alzheimer's, Huntington và bệnh Parkinson có liên quan đến rối loạn cơ bản: sự mất mát những tế bào thần kinh có thể gập/cuộn các protein một cách chính xác, mà gây ra các tập hợp protein hình thành nên các "khối" đó kết thúc sự tạo ra/phát sinh sự chết của tế bào.

Thực vật cũng  như động vật, sử dụng protein để thực hiện chức năng tế bào mà giữ cho chúng còn sống. Thành phần protein được xác định bởi thông tin có trong DNA tế bào, nhưng để thực hiện chức năng sinh học của chúng, các protein cũng phải được xếp lại theo cấu trúc ba chiều. Nếu một protein không xếp đúng, nó sẽ không thể thực hiện chức năng của nó. Các tình huống căng thẳng, chẳng hạn như tăng nhiệt độ đột ngột, gây ra lỗi lầm trong quá trình cuộn/gấp, do đó sản xuất protein bị đứt quãng phải được loại bỏ hoặc sửa chữa, nếu không chúng có thể gom lại và hình thành các khối u độc.

Chloroplast (lục lạp) là những ngăn tế bào, nơi đó quá trình quang hợp diễn ra trong các tế bào thực vật. Thêm vào đó, chúng có trách nhiệm để sản xuất nhiều chất dinh dưỡng mà cho phép sự phát triển của thực vật và động vật mà ăn/nuốt chúng. Một phần lớn của công việc này được thực hiện bởi các protein, một số trong đó rất dễ bị gấp/cuộn sai và tổng hợp, vì thế làm mất chức năng của chúng.

Một nhóm các nhà khoa học do Manuel Rodríguez-Concepción, một nhà nghiên cứu của CSIC tại Trung tâm Nghiên cứu bộ Gen (Genomics) Nông nghiệp (CRAG), đã chỉ ra rằng trong điều kiện bình thường, lục lạp loại bỏ các protein bị lỗi này bằng cách phân hủy chúng bằng cơ chế phân tử gọi là Protease Clp. Tuy nhiên, khi sự tích tụ của các protein tổng hợp vượt quá khả năng của protease Clp để loại bỏ chúng, các chất lục lạp tạo ra một tín hiệu đau đớn di chuyển đến nhân tế bào để kích hoạt sản xuất protein sửa chữa, được gọi là chaperones. Các chaperones, đến lượt nó, được vận chuyển đến các lạp lục để lùi lại các protein khối "lumps" và giải phóng các protein không gấp/cuộn, ưu tiên mà chúng có thể được xếp lại chính xác và phục hồi chức năng của chúng trong vài giờ. Những cơ chế phân tử này tương tự như các cơ chế hoạt động trong tế bào thần kinh khi các protein bị sai lệch được tạo ra trong ty thể.

Nghiên cứu này được thực hiện với cây trồng Arabidopsis thaliana và được xuất bản trên tạp chí PLOS Genetics, cho rắng đã phát hiện ra một gen chủ chốt (HsfA2), được kích hoạt quá trình tổng hợp chaperone và do đó giải phóng tế bào khỏi các tác động độc hại do sự tích tụ protein gấp/cuộn sai gây ra. Ernesto Llamas, tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích, con đường dẫn tín hiệu từ lục lạp đến hạt nhân chuyển sang chuyển đổi phân tử gọi là HsfA2.Gen then chốt này cũng được kích hoạt khi một cơn sốc nhiệt gây ra vấn đề protein gấp/cuộn trong các khoang tế bào khác.

Theo Pablo Pulido, là thành phần thứ ba của nhóm tiến hành nghiên cứu này, "làm thế nào để biết thực vật đáp ứng được thách thức của việc có một số protein của chúng bị mất cấu trúc và chức năng ban đầu của chúng, trở nên nguy hiểm tiềm tàng, là điều cần thiết cho việc thích ứng cây trồng tốt hơn với môi trường bất lợi điều kiện". Thách thức này đặc biệt có ý nghĩa trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

Nghiên cứu được thực hiện tại CRAG cũng có thể giúp hiểu rõ hơn về các bệnh hệ thần kinh do mao mạch gây ra, lây lan và làm trầm trọng thêm. Theo Rodríguez-Concepción, “nghiên cứu cơ bản, tức là nghiên cứu liên quan đến các quá trình thúc đẩy hoạt động cơ bản của sự sống, tạo thành nền tảng cho việc nghiên cứu ứng dụng được dựa trên”. Theo nghĩa này, kết quả nghiên cứu của họ đối với thực vật có thể được chuyển sang các phương pháp phổ quát mới để điều chỉnh sự protein gấp/cuộn sai lệch và do đó ảnh hưởng đến việc tìm kiếm các giải pháp cho các bệnh thoái hoá, cho đến ngày nay vẫn không thể chữa khỏi.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org