Ram Dixit (phải) và Anindya Ganguly. Ảnh: Joe Angeles, Đại học Washington.

Khi thực vật phát triển, nó di chuyển vật chất từ các vị trí sản xuất đến khu vực xây dựng thành tế bào. Các protein vận chuyển, được gọi là protein động cơ, được cho là di chuyển các hàng hóa thành tế bào này thông qua một hệ thống đường cao tốc phức tạp được tạo thành từ các rãnh vi ống. Vị trí của các rãnh này phải được ổn định để hàng hóa được chuyển đến đúng địa điểm.

Hệ thống theo dõi vi ống này ở bên dưới màng plasma của thực vật là nguồn kiểm tra đặc biệt cho một phòng thí nghiệm sinh học tại Đại học Washington ở St. Louis. Phòng thí nghiệm Dixit, trong một nghiên cứu được công bố vào năm 2018 đã tìm thấy các brakemen phân tử giữ protein động cơ Arabidopsis Fragile Fiber 1 (FRA1), phát hiện ra trong nghiên cứu kế tiếp rằng FRA1 điều chỉnh theo dõi thông qua việc tách chiết protein vi ống tổng hợp cellulose (CMU) . Nghiên cứu mới được công bố ngày 2 tháng 6 trên tờ The Plant Cell.

Theo Ram Dixit, phó giáo sư sinh học về Nghệ thuật & Khoa học và đồng giám đốc chương trình sau đại học về sinh học và vi sinh vật, "Nếu vắng mặt protein FRA1, các rãnh vi ống trở nên mềm và tách ra khỏi màng plasma, và một hệ thống đường cao tốc có trật tự và phương thức điều hướng".

Trong khi tìm kiếm các protein hàng hóa tương tác với vùng đuôi gắn kết với hàng hóa của protein động cơ FRA1, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng CMU tương tác trực tiếp với vùng FRA1 này. CMU được biết là liên kết với các rãnh vi ống và hướng dẫn sự di chuyển của phức hợp tổng hợp cellulose xuyên màng tạo ra một trong những thành phần chính của thành tế bào, cellulose. Trong trường hợp không có mặt của CMU, các phức hợp tổng hợp cellulose di động làm cho các rãnh vi ống thẳng thường uốn cong và nhấp nhô, phá vỡ cấu trúc thành tế bào.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự tương tác với FRA1 đã tác động đến sự ổn định vị trí của các rãnh thông qua việc điều chỉnh mức độ protein CMU bằng cách ngăn chặn sự thoái hóa protein CMU và duy trì sự hiện diện của chúng trên các rãnh vi ống. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng sự phosphoryl hóa vùng đuôi của FRA1 ức chế sự tương tác của nó với CMU, cung cấp cho tế bào thực vật một cách để kiểm soát mức CMU và từ đó theo dõi sự ổn định.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm di truyền chứng minh tầm quan trọng của sự tương tác này đối với sự sinh sản và phát triển của cây Arabidopsis. Dixit là tác giả cao cấp của nghiên cứu cùng với các đồng tác giả Anindya Ganguly, Chuanmei Zhu và Weizu Chen.

Ganguly giải thích, "Chúng tôi thấy rằng CMU1 và CMU2 có chức năng riêng biệt. Với CMU1 là một yếu tố chính trong sự phát triển của cây con và CMU2 rất quan trọng đối với sự phát triển của thân cây phát triển ở cây trưởng thành".

Trong sự kiểm tra liên tục của phòng thí nghiệm Dixit về hệ thống vận chuyển này, các nhà nghiên cứu quan tâm tìm hiểu liệu CMU1 và CMU2 có ảnh hưởng đến khả năng liên kết với hàng hóa của FRA1 hay không và liệu chúng có cạnh tranh để liên kết với FRA1 hay không.

Dixit phát biểu, "Công việc của chúng tôi lật ngược mô hình của các protein liên quan đến vi ống điều chỉnh hoạt động của protein vận động. Trong một tế bào, các rãnh vi ống được bao bọc bởi nhiều protein khác nhau. Một số hồi phục protein động cơ để thúc đẩy vận chuyển trong khi số khác đóng vai trò là chướng ngại vật cản trở việc vận chuyển. Trong khi CMU liên kết trực tiếp với các vi ống, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng sự vắng mặt của chúng không làm thay đổi sự phong phú hoặc hoạt động vận chuyển của FRA1. Thay vào đó, động cơ FRA1 kiểm soát lượng CMU xung quanh để liên kết và ổn định các vi ống.

Theo Dixit, "Đôi khi, một con đường vòng không phải là một điều tốt. Công việc của chúng tôi cho thấy làm thế nào một protein động cơ giúp giữ đúng đường của nó".

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Đại học Washington.