Nguồn: Fabienne F. V. Chevance and Kelly T. Hughes. 2017. Case for the genetic code as a triplet of triplets. PNAS May 2, 2017; vol.114; no.18: 4745–4750

Ý NGHĨA KHOA HỌC

Mật mã di truyền (genetic code) đối với cuộc sống đó là một mật mã có ba chữ (triplet base code). Người ta biết đến những codon như vậy gồm 3 chữ (trong bốn base: A, T, C, G) tập họp với nhau tương ứng với một amino acid. Nó có ảnh hưởng mang tính quyết định trong dịch mã (translation) với một codon nào đó. Codon bắt cặp với nhau trong tự nhiên mang tính chất xu hướng không chính xác (bias). Các tác giả nghiên cứu trong bài này chứng minh rằng phân tử mRNA trong dịch mã tại một codon nào đó có thể ảnh hưởng bởi hai codon trước đó. Số liệu nghiên cứu chỉ ra rằng với một mô phỏng trợ giúp cho nghiên cứu, trong đó, người ta tạo ra áp lực chọn lọc có tính chất tiến hóa trên mỗi một codon, nó sẽ bị kết thúc sau 5 codon liên tiếp, bao gồm những codon có tính chất đồng dạng (synonymous). Công trình khoa học này cho chúng ta một nền tảng kiến thức về cách dịch mã làm thế nào mà một phân tử “DNA base” đơn độc nào đó có thể làm thay đổi ảnh hưởng dịch mã trên toàn bộ chuỗi codon và được xem xét như một định tính làm thay đổi bệnh của người đối với ảnh hưởng của “DNA base”.

TÓM TẮT

Hiệu quả in vivo trong dịch mã của codon được kiểm soát bởi nhiều yếu tố, bao gồm cả sự kiện “tình huống codon” (codon context). Tại vị trí đầu tiên của gen Salmonella flgM, các ảnh hưởng trong dịch mã của những codon có tính chất thay thế lại (replacing codons) Thr6 và Pro8 của gen flgM với những trình tự xen kẽ có tính chất đồng dạng (synonymous alternates) đã tạo ra một quãng lớn đến 600-fold trong hoạt động của FlgM. Những thay đổi có tính chất đồng dạng như vậy tại Thr6 và Leu9 cho kết quả gấp đôi xét theo hoạt động của FlgM. Mức độ hoạt động của FlgM được tạo ra bởi bất cứ cách xếp đặt nào đó của codon đều trực tiếp tương ứng với mức độ in vivo sự dừng lại thể ri bô tại những codon có tính chất đồng dạng. Những phân tử ức chế codon đồng dạng mà chúng đã hiệu đính chuẩn xác ảnh hưởng của một alen đồng dạng flgM bị khuyết trong khi dịch mã đã gây ức chế đến hai codon kế cận nó  (translation-defective codon). Những sắp xếp codon rất biến động ấy không có ảnh hưởng tạm thời đối với sự ổn định của phân tử flgM mRNA hoặc cấu trúc thứ cấp của phân tử mRNA được dự đoán. Kết quả thí nghiệm gợi ra rằng sự dịch mã mRNA có hiệu quả phải được xác định bởi một “triplet” của mật mã di truyền “triplet”. Có nghĩa là, hiệu quả của dịch mã một codon cụ thể nào đó đều bị ảnh hưởng bởi bản chất của những codon kế cận ngay tức thời. Một mô phỏng toán giải thích được những ngữ cảnh của codon (codon-contexts) ảnh hưởng bởi codon khác do sự kiện kéo dài của phân tử “aminoacyl-tRNA”; chúng được khởi động bởi tu7ong tác của cầu nối “hydrogen” với hai nucleotides đầu tiên của codon ấy và anticodon. Sau đó nó được ổn định bởi năng lượng của “base-stacking” trên tất cả ba codons liên kề nhau.

Xem http://www.pnas.org/content/114/18/4745.abstract.html?etoc

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 1: Mô phỏng cho thấy ảnh hưởng của cặp base Watson–Crick  và ảnh hưởng của “base stacking” với những bases trong bờ cong của anticodon và những bases liền kề trong trình tự của phân tử mRNA tham gia vào sự ổn định của codon–anticodon trong quá trình dịch mã di truyền. Nó cho thấy làm thế nào sự dịch mã có thể bị ảnh hưởng  bởi những codons liền kề với codon đang được dịch mã (context).