Đại dịch corona đã đảm bảo rằng thuật ngữ “mRNA” giờ đây cũng được đông đảo công chúng biết đến ngoài các phòng thí nghiệm và giảng đường.
Tuy nhiên, phân tử này không chỉ là một thành phần quan trọng của vắc-xin thành công chống lại vi-rút SARS-CoV-2. Elmar Wolf cho biết: “MRNA là thành phần trung tâm của tất cả các sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta. Không có chúng, sự sống như chúng ta biết sẽ không hoạt động”.
>> Tham khảo: Photon nhỏ nhất thế giới trong vật liệu điện môi.
Wolf là giáo sư về sinh học hệ thống khối u tại Khoa Hóa sinh và Sinh học Phân tử tại Đại học Würzburg. Cùng với nhóm nghiên cứu của mình, giờ đây ông đã giải mã được những chi tiết mới về sự hình thành của mARN, cung cấp những hiểu biết mới về cách thức hoạt động của một quá trình cơ bản bên trong các tế bào: quá trình phiên mã. Nhóm nghiên cứu trình bày kết quả nghiên cứu của họ trong vấn đề hiện tại của Tế bào phân tử.
1. Thông tin trở thành protein
Phiên mã: Nếu một người vẫn còn nhớ các bài học sinh học của họ, thì họ biết rằng đó là quá trình mà thông tin di truyền trong DNA được dịch thành RNA thông tin — hay như cách các nhà khoa học gọi nó là: mRNA. Chỉ mARN mới có khả năng truyền thông tin từ vật chất di truyền ADN trong nhân tế bào đến các vị trí sinh tổng hợp protein bên ngoài nhân. “Do đó, thành phần mRNA quyết định các tế bào trong cơ thể chúng ta trông như thế nào và chúng hoạt động như thế nào,” Wolf nói.
Quá trình phiên mã từ DNA sang mRNA nghe có vẻ tương đối đơn giản: “Bạn có thể coi quá trình phiên mã như một cuộc đua vượt chướng ngại vật. RNA polymerase bắt đầu quá trình đọc ở phần đầu của gen, sau đó di chuyển qua toàn bộ gen và cuối cùng về đích, ” Wolf giải thích.
Nếu polymerase đi đến cùng, thì mRNA đã được tạo ra. Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng có rất nhiều sai sót trong quá trình này. Xét cho cùng, nhiều gen là một “đường đua” dài với vô số chướng ngại vật.
>> Tham khảo: Các quy trình mới dẫn đến hiệu suất pin sạc tốt hơn.
2. Polymerase thất bại ở những nơi khó khăn
Để hiểu rõ hơn những gì xảy ra ở cấp độ phân tử trong cuộc đua, Wolf và nhóm của ông đã xem xét kỹ quá trình phiên mã. Wolf giải thích: “Chúng tôi đã nghiên cứu một thành phần quan trọng của RNA polymerase: protein SPT6. Câu hỏi mà họ khám phá là: “SPT6 có quan trọng đối với quá trình phiên mã không và – nếu có – theo cách nào?”
Các nhà khoa học làm gì khi họ muốn tìm hiểu về chức năng của một loại protein: họ loại bỏ nó khỏi tế bào và xem điều gì sẽ xảy ra.
Đó chính xác là những gì Wolf và nhóm của anh ấy đã làm. Kết quả khá rõ ràng: “Thật thú vị, RNA polymerase bắt đầu tạo ra mRNA ngay cả khi không có SPT6,” Wolf mô tả. Nhưng sau đó nó thường xuyên bị mắc kẹt ở những chỗ khó — bạn có thể nói rằng nó rơi vào chướng ngại vật.
>> Tham khảo: Bão nhiệt đới đóng vai trò là ‘máy bơm nhiệt khổng lồ’ cung cấp nhiệt độ cực cao.
3. Hình ảnh mới của phiên âm
Lỗi này có hai hậu quả tác động tiêu cực đến chức năng của tế bào: Một mặt, hầu như không có RNA polymerase nào đến được đích, đó là lý do tại sao hầu như không có mRNA nào được tạo ra. Tuy nhiên, mặt khác, bản thân gen cũng bị ảnh hưởng.
Wolf cho biết: “Nếu không có SPT6, polymerase sẽ phá hủy các chướng ngại vật và đường đua, đó là lý do tại sao các RNA polymerase chức năng sau đó không thể tìm được đường đi của chúng”. Như vậy, rõ ràng protein SPT6 là yếu tố trung tâm trong quá trình sản xuất mRNA trong tế bào.
Với những phát hiện này, các nhà nghiên cứu đang giúp làm sáng tỏ hơn về quá trình phiên mã: “Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn cho rằng điều duy nhất quan trọng đối với việc sản xuất mRNA là có bao nhiêu RNA polymerase bắt đầu phiên mã,” Wolf nói.
>> Tham khảo: Tăng tốc sửa chữa những thay đổi gen di truyền.
Nhờ các kết quả hiện đã được công bố, giờ đây rõ ràng là không có nghĩa là tất cả các RNA polymerase bắt đầu quá trình phiên mã đều thực sự đi đến phần cuối của gen và protein SPT6 rất cần thiết cho sự xuất hiện này.
