Tài liệu: Giải mã quá trình phân chia của vi khuẩn

Các nhà nghiên cứu Đại học Duke mới đây đã đạt được bước tiến lớn trong việc tìm hiểu cơ chế phân chia của vi khuẩn. Thành công này có thể đem lại những phương pháp điều trị bằng kháng sinh mới ngăn ngừa vi khuẩn sinh sôi. Thông thường vi khuẩn phân chia bằng cách hình thành một vách ngăn tách tế bào thành hai.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Giải mã quá trình phân chia của vi khuẩn Giải mã quá trình phân chia của vi khuẩnCác nhà nghiên cứu Đại họcDuke mới đây đã đạt được bướctiến lớn trong việc tìm hiểu cơchế phân chia của vi khuẩn.Thành công này có thể đem lạinhững phương pháp điều trịbằng kháng sinh mới ngăn ngừavi khuẩn sinh sôi.Thông thường vi khuẩn phân chiabằng cách hình thành một váchngăn tách tế bào thành hai. Váchngăn này được gọi là “vành Z” đặttheo tên protein FtsZ hình thànhmột dàn hình tròn rồi sau đó thuhẹp dần. Ở vi khuẩn, vành Z cũngcó chứa hàng chục các loại proteinkhác. Tất cả đều có vai trò quantrọng đối với quá trình phân chia.Vành Z thường hình thành ở màngtế bào bằng cách kết hợp vớiprotein FtsA có một đầu gắn vớilớp màng bên trong còn đầu kia gắnvới protein FtsZ. Khi vành Z co lại,nó kéo theo cả màng tế bào và táchvi khuẩn thành hai.Tiến sĩ khoa học nghiên cứu sinhhọc tế bào Masaki Osawa đã tiếnhành tách FtsA ra khỏi hệ thốngphân chia này bằng cách tạo raFtsZ có thể gắn kết trực tiếp vớimàng tế bào. Protein này có tên“FtsZ gắn màng” hay FtsZ-mts.Đầu tiên, Osawa chứng minh rằngprotein mới, FtsZ-mts, có cấu trúcgiống với vành Z của vi khuẩn. Sauđó ông tạo nên một hệ thống phânchia tế bào đơn giản hóa trong giọtdầu cực nhỏ được gọi là liposomenhằm mô tả tầm quan trọng củaFtsZ trong quá trình phân chia. Ôngđã tạo được vành Z trong hệ thốngnhân tạo hoàn toàn này – chính làgiọt chất béo nhỏ xíu liposome môphỏng màng tế bào trong tự nhiên.Để làm được điều này, Osawa đãtrộn lẫn liposome với FtsZ và GTP– phân tử cung cấp năng lượng.Trên tiêu bản kính hiển vi,liposome chảy ra và biến đổi hìnhdáng trong ống nghiệm mô phỏnghình dáng của vi khuẩn E. coli vàcác loại vi khuẩn hình gậy khác.Đồng tác giả của nghiên cứuHarold Erickson – giáo sư sinh họctế bào – cho biết: “Đây là một sựtrùng hợp đáng mừng khi kích cỡcũng như hình dạng của liposometương tự với các vi khuẩn hình gậy.Những giọt liposome hình ống nàylà những cấu trúc siêu nhỏ, sự hìnhthành của chúng vẫn còn là bíẩn”.Trong suốt quá trình thí nghiệm,FtsZ-mts gắn nhãn huỳnh quangban đầu được đặt bên ngoàiliposome, nhưng một số liposomehình ống lại gắn kết với FtsZ ở bêntrong. “Chúng tôi không hiểu điềunày xảy ra như thế nào, nhưng đâychính là điểm mấu chốt cần phảikhám phá”, Osawa nói.Bên trong liposome, FtsZ hìnhthành nhiều vành đai khép kín xếptheo hàng vuông góc với chiều dàicủa liposome giống như sự hìnhthành các vành Z ở vi khuẩn.Chúng cũng trượt lên trượt xuống,khi gặp nhau chúng gắn kết lại vàhình thành những vành đai sáng rõhơn. Khi các vành Z sáng lên, hiểnnhiên chúng sẽ kéo thành liposomevào bên trong.“Vành Z rõ ràng đã tạo lực khiếntế bào co lại”. Nhóm nghiên cứu đãlàm một đoạn phim về sự co lại củathành tế bào xảy ra ở những điểmcó vành Z sáng rõ. Khi GTP trongliposome sử dụng hết, liposomehình ống không co lại nữa mà quaytrở lại hình dáng ban đầu.Theo Erickson, “Chúng tôi tin rằnghệ thống đơn giản này có thể táitạo cơ chế mà những vi khuẩn hìnhthành sớm nhất đã sử dụng để phânchia. Lúc đó có thể chúng chỉ cóFtsZ. Thí nghiệm của Osawa chứngminh rằng FtsZ – sợi dây gắn vàomàng tế bào – và bề mặt bên trongcủa màng tế bào đều cần thiết đểtạo vàng Z đồng thời tạo ra lựcco”.Osawa nhấn mạnh: “Vành Z nhântạo không đủ mạnh để tách giọtliposome thành hai, có lẽ do thànhliposome dày hơn nhiều so vớimàng tế bào của vi khuẩn. Hiệnchúng tôi đang tiếp tục tạo ra cácliposome mỏng hơn để hoàn thiệnquá trình phân chia này”.Erickson nói rằng FtsZ trong vikhuẩn chính là thủy tổ của tubulin– loại protein tạo nên ống vi thểtrong tế bào động vật đồng thời làđích ngắm của rất nhiều dược phẩmchống ung thư như taxol. Mặc dùFtsZ không nhạy cảm với taxol,nhưng bất cứ điều gì tìm hiểu đượctừ protein thủy tổ trong vi khuẩnđều giúp chúng ta hiểu biết về ốngvi thể; từ đó giúp tế bào động vậtgiữ được hình dạng và kiểm soátcác hoạt động của chúng. ...