Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà khoa học tại Đại học bang Montana nghiên cứu các hệ thống miễn dịch độc đáo trong nhiều thập kỷ; trong đó, nhóm nghiên cứu tại Khoa Vi sinh và Sinh học tế bào đã tiến thêm một bước nữa với công trình được mô tả trong một bài báo được công bố trên tạp chí Nature nổi tiếng.

Bài báo ngày 7 tháng 8 có tựa đề " tRNA được mã hóa bởi vi rút vô hiệu hóa hệ thống phòng thủ chống vi-rút PARIS " đã được tạp chí này đẩy nhanh tiến độ xuất bản do tầm quan trọng của những phát hiện này. Một nghiên cứu sinh tại MSU tên Nate Burman là tác giả chính, cùng với giáo sư Blake Wiedenheft, sáu nhà khoa học và các cộng tác viên khác của MSU đến từ Pháp, Nga và Thụy Điển.

Nghiên cứu này khám phá hệ thống miễn dịch PARIS, hệ thống mà vi khuẩn sử dụng để bảo vệ bản thân khỏi nhiễm vi-rút. PARIS, viết tắt của Phage Anti-Restriction Induced System - Hệ thống cảm ứng chống hạn chế của thực khuẩn thể - dựa trên nghiên cứu đang diễn ra của Wiedenheft về CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), một lĩnh vực mà Wiedenheft là một nhà khoa học hàng đầu thế giới.

Burman, người đang bắt đầu năm thứ ba của chương trình tiến sĩ của mình, cho biết, "Trong tự nhiên, CRISPRs là một phần của họ hệ thống miễn dịch thích ứng ở vi khuẩn, nhưng các nhà khoa học đã tái sử dụng các hệ thống miễn dịch này như dao mổ phân tử có thể lập trình, hiện đang được sử dụng để sửa chữa DNA bị hư hỏng cho các liệu pháp cứu mạng sống. Nhưng CRISPRs không phải là hệ thống miễn dịch duy nhất của vi khuẩn tồn tại. Điểm độc đáo của PARIS là nó nhận ra protein của vi-rút thay vì axit nucleic. Điều đó tương tự như cách phản ứng miễn dịch của con người hoạt động. PARIS hoàn toàn khác với hệ thống miễn dịch của con người, nhưng phép so sánh về mặt khái niệm rất hấp dẫn".

Một trong những phát hiện mới quan trọng trong bài báo là hình ảnh hoàn chỉnh đầu tiên về hình dạng của hệ thống PARIS. Để tạo ra hình ảnh đó, Burman đã sử dụng một kính hiển vi đặc biệt siêu mạnh được đặt tại MSU. Đây là thiết bị mà ít cơ sở nào trên thế giới có thể tiếp cận, kính hiển vi điện tử lạnh (Cryo-EM) được đặt ở MSU và MSU là trường đại học thứ hai trong khu vực có được một thiết bị như vậy vào năm 2021.

Wiedenheft cho biết, "Sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh hiện đại mới tại MSU, Nate đã có thể 'nhìn thấy' phức hợp PARIS hình thành bên trong tế bào vi khuẩn. Thật kỳ lạ khi nghĩ rằng giờ đây chúng ta có thể nhìn vào tế bào và thấy những cỗ máy thực hiện công việc cần thiết để duy trì sự sống hoặc bảo vệ sự sống khỏi bị lây nhiễm".

Cấu trúc của PARIS cho thấy một phức hợp hình cánh quạt tiêu thụ ATP hoặc năng lượng để tìm kiếm các protein vi-rút xâm nhập. Phát hiện protein lạ kích hoạt giải phóng độc tố ngăn chặn quá trình sao chép vi-rút, bảo vệ các tế bào khỏe mạnh.

Burman cho biết có rất nhiều hệ thống miễn dịch PARIS hoạt động theo những cách khác nhau và các bước tiếp theo trong nghiên cứu này sẽ bao gồm việc xác định các tác nhân kích hoạt các hệ thống đó. Biết cách PARIS nhận ra một cuộc tấn công của vi-rút và khởi động phản ứng có thể giúp hiểu rõ hơn về cách các loại miễn dịch khác nhau cung cấp khả năng bảo vệ, bao gồm cả ở các sinh vật khác ngoài vi khuẩn.

Khi các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Wiedenheft tiếp tục các hoạt động hàng đầu về sinh học cấu trúc, Burman cho biết sự hỗ trợ của tổ chức cho công trình khoa học của họ đã thúc đẩy một lĩnh vực hợp tác cho các nhà khoa học, bất kể họ đang ở đâu trong sự nghiệp của mình. Kinh nghiệm nghiên cứu của chính Burman tại Bozeman bắt đầu khi ông còn là sinh viên đại học tại Cao đẳng Carroll ở Helena và tham gia vào một trải nghiệm nghiên cứu dành cho sinh viên đại học, hay REU, tại MSU. Bây giờ, ông rất thích cơ hội trở thành người cố vấn cho các nhà khoa học trẻ đến sau ông.

Burman cho biết, "Sự hỗ trợ của Blake là rất lớn và ông ấy thực sự thúc đẩy chúng tôi suy nghĩ lớn về các protein nhỏ, cách chúng hoạt động trong tự nhiên và cách chúng ta có thể sử dụng chúng theo những cách mới".       
                      
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240826182907.htm