Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà khoa học đã phát hiện một phân tử có tên là itaconate, được biết đến với vai trò bảo vệ hệ miễn dịch ở động vật, cũng đóng vai trò quan trọng ở thực vật. Nghiên cứu cho thấy itaconate không chỉ tồn tại trong tế bào thực vật mà còn có khả năng kích thích sự tăng trưởng, chẳng hạn như làm cây bắp phát triển cao hơn. Sự giao thoa đáng ngạc nhiên này giữa sinh học động vật và thực vật có thể mở ra các cách tự nhiên mới để thúc đẩy nông nghiệp và thậm chí cải thiện sức khỏe con người.
 

Các cây bắp được tưới bằng chất chuyển hóa itaconate phát triển cao hơn (bên phải) so với các cây không được tưới (bên trái)
(Ảnh: Phòng thí nghiệm Dickinson, UC San Diego)

Trong giới động vật, một phân tử được tạo ra tự nhiên có tên là itaconate, giữ vai trò nổi bật trong hệ miễn dịch như một yếu tố phòng thủ chống lại virus và phản ứng viêm. Itaconate được phân loại là một chất chuyển hóa, một hợp chất tự nhiên hình thành khi sinh vật chuyển hóa thức ăn thành năng lượng.

Mặc dù itaconate đã được nghiên cứu kỹ ở động vật, sự hiện diện và chức năng của nó trong thực vật vẫn chưa được khám phá nhiều. Các nhà sinh học tại Đại học California San Diego hiện đã tiến hành nghiên cứu toàn diện đầu tiên về vai trò sinh học của itaconate ở thực vật. Các nhà nghiên cứu thuộc Trường Khoa học Sinh học, phối hợp với các đồng nghiệp từ Đại học Stanford, Đại học Peking, Viện Khoa học Carnegie và Universidad Nacional Autónoma de México, đã sử dụng kỹ thuật định lượng và hình ảnh hóa hóa học để không chỉ chứng minh rằng itaconate tồn tại trong thực vật, mà còn làm sáng tỏ vai trò quan trọng của nó trong việc kích thích sinh trưởng.

Tác giả chính Jazz Dickinson, phó giáo sư tại Khoa Sinh học Phát triển và Tế bào cho biết: “Chúng tôi phát hiện itaconate được tổng hợp trong thực vật, đặc biệt là ở các tế bào đang phát triển. Việc tưới itaconate cho cây bắp đã giúp cây phát triển cao hơn, điều này rất thú vị và thúc đẩy chúng tôi nghiên cứu sâu hơn về chất chuyển hóa này để hiểu cách nó tương tác với các protein của thực vật.”

Bằng cách sử dụng khối phổ, một kỹ thuật hình ảnh giúp phân tích thành phần hóa học thông qua việc nhận diện từng phân tử và hợp chất, nhóm nghiên cứu đã xác nhận thực vật có khả năng tạo ra itaconate. Họ đã mô tả cách mà itaconate tương tác với các protein chuyên biệt của thực vật trong cây Arabidopsis thaliana.

Thông qua việc nghiên cứu sâu hơn các cơ chế này, nhóm nghiên cứu phát hiện ra itaconate giữ nhiều vai trò then chốt trong sinh lý thực vật, bao gồm sự tham gia vào một số quy trình quan trọng như chuyển hóa sơ cấp và đáp ứng stress liên quan đến oxy. Việc tối ưu hóa lợi ích tự nhiên của itaconate, thay vì sử dụng các hóa chất tổng hợp, có thể là một hướng đi an toàn nhằm tối đa hóa sự phát triển cây trồng để  phục vụ nhu cầu gia tăng dân số toàn cầu.

Dickinson chia sẻ thêm: “Phát hiện này có thể dẫn đến các giải pháp lấy cảm hứng từ tự nhiên để cải thiện sự phát triển của cây trồng như bắp. Chúng tôi cũng hy vọng việc hiểu rõ hơn các mối liên hệ giữa sinh học thực vật và động vật sẽ mở ra những hiểu biết mới có thể giúp cho cả sức khỏe con người và thực vật.”

Nguồn: Sciencedaily.com