Tế bào có khả năng biến đổi

Sự hoạt động của dòng tín hiệu trong những tế bào giống hệt nhau vế mặt di truyền thường dẫn tới những phản ứng có thể thay đổi, từ đó nảy sinh câu hỏi về nguồn gốccủa sự biến đổi này. Colman– Lerner, Gordon, Brent và các đồng sự báo cáo trên bài báo của họ những nghiên cứu về sự biến đổi giữa tế bào này và tế bào khác ở khâu đầu ra của một hệ thống quyết định số mệnh tế bào – con đường đáp ứng lại chất tiết dục (pheromones) trong nấm men nảy chồi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tế bào có khả năng biến đổi Tế bào có khả năng biến đổi Sự hoạt động của dòng tín hiệu trong những tế bào giống hệt nhau vế mặt di truyền thường dẫn tới những phản ứng có thể thay đổi, từ đónảy sinh câu hỏi về nguồn gốccủa sự biến đổi này. Colman–Lerner, Gordon, Brent và cácđồng sự báo cáo trên bài báocủa họ những nghiên cứu vềsự biến đổi giữa tế bào này vàtế bào khác ở khâu đầu ra củamột hệ thống quyết định sốmệnh tế bào – con đường đápứng lại chất tiết dục(pheromones) trong nấm mennảy chồi (Nature 437, 699–706,2005).Con đường đáp ứng lại chấttiết dục, bao gồm một dòngMAPK (mitogen-activatedprotein kinase - kinase proteinđược kích hoạt bởi yếu tố phânbào), được được cảm ứng bởi chất tiết dục nhân tố α (α-factorpheromone). Sự cảm ứng củachất tiết dục kích hoạt tiến trìnhquyết định số mệnh tế bàothông qua sự chuyển đổi từ chỗtế báo đang trong giai đoạn sinhtrưởng sinh dưỡng ở mức bìnhthường sang trạng thái khởi sựquá trình giao phối, cụ thể baogồm quá trình cảm ứng biểuhiện gen và ngăn chặn chu trìnhphân chia tế bào. Colman-Lerner và cộng sự đo lường sựbiểu hiện những gene báo cáomã hóa protein phát huỳnhquang từ sự cảm ứng của chấttiết dục như là sự khuyếch đạihệ thống quyết định số mệnh tếbào - kết quả đầu ra thu được từsự kết hợp sự chênh lệch giữacác con đường cảm ứng dấuhiệu và từ sự biểu hiện genecủa các gene báo cáo. Để phânbiệt từng trường hợp một tác giảđã tạo ra những chủng nấm mencó những gene mã hoá cho cácprotein phát quang màu vàng vàlam (yellow and cyanfluorescent protein - YEP vàCFP). Kết qủa thí nghiệm màtrong đó YEP và CFP được điềukhiển bởi những các promoter giống nhau cùng bị điều khiểnbởi yếu tố α được so sánh đốivới những thí nghiệm mà YEPvà CFP bị điều khiển bởi haipromoter khác nhau, cụ thể YEPđược vận hành bởi mộtpromoter bị điều khiển bởinhân tố α còn CFP được vậnhành bởi một promoter độc lậpvới nhân tố α.Thí nghiệm đặt ra này được trợgiúp bởi một hệ thống phân tích,mà hệ thống này có thể phânchia thành hai hệ thống phụ:’pathway’ và ‘expression’ vàtrong mỗi hệ thống phụ cáctác giả nhận ra những điểm khácbiệt giữa năng lực và sự tănggiảm ngẫu nhiên trong sự vậnhành của mỗi hệ thống (độnhiễu). Sự tiếp cận này giúp chonhững tác giả có thể phân biệt chỉ rõ từng nguồn gốc trong số4 nguồn gây ra sự dao động baogồm (1) sự khác biệt về cườnglực của các con đường chuyểnhóa hoặc khả năng truyền tínhiệu; (2) khác nhau trong sứcbiểu hiện hay khả năng biểuhiện protein từ những gene; (3-4) và độ gây nhiễu trong hai hệthống phụ.Colman–Lermer và các đồng sựcho thấy rằng rằng hầu hếtsự biến đổi từ tế bào này đến tếbào kia trong việc biểu hiệngene để phản ứng lại chất tiếtdục chủ yếu bởi sự khác biệt tồntại từ trước giữa những tế bào chứ không phải do sự nhiễuloạn gây ra; và chính năng lựcbiểu hiện gene khác biệt này đãtạo ra nguồn gốc chủ yếu cácbiến đổi. Những tế bào cũngkhác nhau trong khả năng mangtín hiệu từ màng sinh chất vàotrong nhân: khi nồng độ chất tiếtdục cao thì hầu hết sự biến đổilà do khả năng biểu hiện genekhác nhau của từng tế bào; ởnồng độ thấp thì sự liên đớitương đối của cường lực các conđường chuyển hóa cao hơn khánhiều - điều này chỉ địnhg rằngmức độ đầu vào khi ở mức caocó vẻ đã làm lu mờ (che đậy) sựkhác biệt đã có từ trước vềcường lực của các con đườngchuyển hóa.Những phát hiện này đặt ranhững câu hỏi mới về sự điềuhòa chức năng tế bào bởi nhữngdòng chuyển vị tín hiệu. Ví dụbằng cách nào mà các gene biểuhiệu dưới sự cảm ứng của chấttiết dục có thể được điều hòachính xác khi mà năng lực biểuhiện gene của các tế bào biếnthiên rất mạnh. Các tác giả chỉra bằng chứng rằng các tế bàonấm men có thể hiệu chỉnh độbền chuỗi chuyển hóa liên quanđến giao phối nhằm bù trù chonăng lực biểu hiện gene có độbiến thiên khá cao - cho phépmột số lượng lớn protein đượctạo thành để tương ứng với hoạtđộng của các con đường chuyểnhóa chính xác hơn. Hơn thếnữa, Colman-Lerner và cácđồng sự chỉ ra rằng, trong việcthể hiện cường lực của các conđường chuyển hóa, hai chuỗiMAPK vốn chỉ chuyển hóa dấuhiệu Fus3 và Kss1, còn thựchiện chức năng điều hòa sự biếnđổi giữa các tế bào với nhau.Fus3 ức chế sự biến đổi khinhững tế bào bị bởi kích thíchchất tiết dục nồng độ cao, tráilại với Kss1 thúc đẩy sự biếnđổi khi nồng độ chất tiết dục thấp.Kết luận, sự xác định các cơ chếđiều khiển tập tính số lượngcủa hệ thống quyết định sốmệnh tế bào và những nỗ lựcđầu tiên tìm hiểu đặc điểm củanhững yếu tố có chức năng điềuhòa sự biến đổi giữa các tế bàotrong sự biểu hiện của chính tếbào, đó là một bước đầu tiên cốtyếu để có thể hiểu sâu sắc hơnvề những hệ thống sinh học. ...