Thứ Năm, 4 tháng 12, 2014

Tổng hợp enzym từ vật liệu di truyền nhân tạo

Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà khoa học cho thấy rằng không chỉ tạo ra được vật liệu di truyền nhân tạo mà còn có thể sử dụng nó để tổng hợp enzym có khả năng xúc tác cho các phản ứng hóa học cần thiết cho sự sống.

Trước đó, người ta cho rằng sự tồn tại của RNA và DNA cần thiết để xúc tác cho phản ứng hóa học được dùng để khởi phát sự sống.

Còn ngày nay, theo tạp chí Nature, một nhóm nhà khoa học thuộc Hội đồng Nghiên cứu Y khoa giải thích cách học sử dụng XNA - vật liệu di truyền nhân tạo mà họ tạo ra trong phòng thí nghiệm - để tạo nên enzym mà không có trong tự nhiên nhưng có thể sử dụng như một enzym cần thiết cho sự sống.

Thành công này sẽ giúp các nhà khoa học tìm ra nguồn gốc của sự sống và có thể đưa ra một thế hệ thuốc mới và cách hoàn toàn mới để nghiên cứu và chuẩn đoán bệnh.

TS. Philipp Holliger, người đứng đầu nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC tại Cambridge - Anh cho biết:

"Mọi sự sống trên trái đất đều phụ thuộc vào chuỗi các phản ứng hóa học, từ tiêu hóa thức ăn cho đến việc tạo ra DNA trong thế bào. Nhiều phản ứng quá chậm chạp nếu xảy ra ở nhiệt độ và áp suất bình thường và cần có enzyme để khởi động hay 'xúc tác' cho quá trình này"

Lựa chọn của sự sống không giới hạn ở RNA và DNA


TS. Holliger giải thích rằng cho đến gần đây, các nhà khoa học tin rằng DNA và RNA là những phân tử duy nhất có khả năng lưu giữ thông tin di truyền. Và họ cho rằng chỉ có DNA và RNA - cùng với protein - có thể tạo ra enzym. Nhưng bây giờ, ông nói:
"Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng, về nguyên tắc, có một số thay thế hợp lý cho các phân tử tự nhiên có thể xúc ra cho các quá trình cần thiết cho sự sống. 'Lựa chọn' của sự sống là RNA và DNA có thể chỉ là tình cờ của hóa học cổ điển."

Nghiên cứu mới dựa trên những công trình thực hiện tại phòng thí nghiệm MRC, nơi TS. Holliger và nhóm của ông tạo ra XNA - phân tử tổng hợp có thể lưu giữ và truyền thông tin di truyền tương tự như DNA.

Tuy nhiên, điều tương tự như xảy ra trong tự nhiên, các khối XNA có khả năng tự sao chép. Đây là nơi enzyme khởi đầu, bởi vì chúng tiến hành cắt và dán trong quá trình tự sao chép.

Enzym nhân tạo có thể cắt và dán RNA


Trong nghiên cứu mới của họ, nhóm nghiên cứu mô tả cách họ sử dụng XNA để tạo "XNAzym" và cho thấy họ có thể cắt và dán những phẩn nhỏ của RNA, tương tự như các enzym tự nhiên. Một trong các XNAzym có thể nối với XNA - đây là bước then chốt để tạo ra một hệ thống sống.

Khám phá này sẽ tăng khả năng các hệ thống sống có thể hiện ra từ những phân tử khác với cách xuất hiện sự sống trên trái đất: "Nó mở rộng số lượng hành tin có thể chứa sự sống," - theo tác giả thứ nhất (first author) TS. Alex Taylor, một nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm MRC, trường St. John, Cambridge.

Bởi vì chúng bền hơn các enzym tự nhiên nên nhóm hi vọng XNAzyme của họ sẽ hữu ích trong việc tạo ra thuốc mới để chống lại các bệnh liên quan đến việc rối loạn chức năng tế vào như ung thư hay nhiễm virus.

TS. Holliger cho biết: "XNA là rất bền về mặt hóa học, chúng không có trong tự nhiên, chúng không bị nhận diện bởi các enzym phân giải tự nhiên của cơ thể. Điều này có thể khiến chúng là ứng viên hấp dẫn cho các trị liệu khéo dài đối với các bệnh liên quan đến RNA."

Quỹ nghiên cứu đến từ MRC, Quỹ Khoa học Châu Âu và Hội động nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Khoa học Sinh học.

GeekyMedicine dịch -  Catharine Paddock PhD (MNT)

Share:

0 nhận xét:

Đăng nhận xét