Giả thuyết cuộn dạng sâu – Cơ chế mới giải thích sự phát triển của virus

Khác với vi khuẩn, các chủng virus gây ảnh hưởng lên cơ thể con người bằng cách chèn DNA vào trong các tế bào vật chủ, sau đó sao chép bộ máy của chúng ở trong cơ thể vật chủ. Trước đây, các nhà khoa học nghĩ rằng virus đóng gói toàn bộ vật liệu di truyền sau đó đẩy toàn bộ chúng vào tế bào vật chủ nhờ cơ chế “đòn bẩy”. Nhưng một nghiên cứu hợp tác mới từ Đại Học Pennsylvania, Học Viện Công Nghệ Georgia, và Đại Học Columbia đã đưa ra bằng chứng khác về cơ chế xâm nhập của chúng.

Một cơ chế mới gọi là “Mô Hình Scrunchworm” (tạm dịch “mô hình cuộn dạng sâu”) – đề xuất lần đầu bởi Tiến sĩ Stephen C. Harvey, trưởng nhóm nghiên cứu tại Đại Học Pennsylvania cho rằng: thay vì đóng vai trò thụ động, các DNA của virus hoạt động rất tích cực trong suốt quá trình tự đóng gói để vận chuyển vào trong tế bào vật chủ. Giáo sư Harvey chú ý đến các mô tơ sinh học (biological motor) giúp virus đẩy vật liệu di truyền vào capsids. Cụ thể nhờ vào tính vận động này, DNA của virus gọn lại hết mức rồi lại giãn hết mức giống kiểu di chuyển của những con sâu, sự tái lặp chu kỳ này tạo nên một lực giúp chúng làm đầy capsid bằng vật liệu di truyền. Các nghiên cứu cũng cho thấy chiều dài của DNA giảm ít nhất 25% sau quá trình dehydrate. Vật liệu di truyền sau khi được chuyển vào bên trong vỏ capsid, sẽ thực hiện quá trình rehydrate để phục hồi kích thước của chúng.

Sự lấp đầy vỏ capsid (vòng oval màu xanh bên trái) bằng DNA (màu vàng) nhờ các protein vận động (màu đỏ)

Để kiểm tra các mô hình vỏ mới của DNA virus, các nhà nghiên cứu đến từ Pennsylvania đã kiểm các chủng phi29, một virus có DNA mạch đôi gây nhiễm khuẩn, có cấu trúc tương tự như các herpesviruses, thuộc họ mầm bệnh gây nên bệnh tăng bạch cầu đơn nhân nhiễm khuẩn (infectious mononucleosis), herpes miệng và bộ phận sinh dục, hay thủy đậu (chickenpox).

Mặt khác, virus phi29 là một thực khuẩn thể (bacteriophage) Bacillus với cơ chế dựa trên protein cho cơ chế sao chép DNA được xem như một hệ thống mẫu. Phi29 thuộc họ Podoviridae là thực khuẩn thể Bacillus nhỏ nhất được cô lập từ trước đến giờ, và cũng là thực khuẩn thể có DNA mạch đôi nhỏ nhất từng biết.

Các nhà khoa học quan sát sự tương tác của ADN với các protein nối phi29 (connector protein), chiếm 50% các protein vận chuyển, và thử nghiệm chúng trong các mô phỏng máy tính. Các nhà khoa học ghi nhận DNA chuyển động cuộn tự phát (spontaneous scrunching motion), không có dấu hiệu nào gọi là chuyển động “giống đòn bẩy”. Những phát hiện từ nghiên cứu này đã cung cấp những hỗ trợ đầu tiên cho “Mô Hình Scrunchworm”. 

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng khám phá này sẽ cung cấp một cách thức mới phát triển các loại thuốc kháng virus bởi vì họ đã làm sáng tỏ một cơ chế quan trọng mà các virus chứa DNA xoắn đôi sử dụng cho việc đóng gói gene. Nếu thuốc kháng virus cho thể ức chế sự đóng gói DNA của virus, sự nhiễm virus sẽ bị ngăn cản không cho khuếch tán.

Nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một ý tưởng trong việc phát triển thuốc tiềm năng dựa trên cơ chế này. Bằng cách sử dụng “kẹp laser” (laser tweezers), nhóm nghiên cứu tin rằng họ có thể khóa phần đuôi DNA của hạt virus đơn (single viral particle) và ngăn cản nó đóng gói, giống như kéo đuôi chú thỏ trước khi thỏ chuôi vào hang.

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí The Journal of Physical Chemistry B.

Minh Đức, Thanh Nguyệt và Đại Tài (chuyển ngữ)

Nguồn hình: Labroots

Bài báo:

Kara Marker. “Scrunchworm Hypothesis” for Viral Development Gains Traction. Labroots. June 10, 2016.

Xin mời Quý Độc Giả bỏ ra 2-5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG chân thành cảm ơn Quý Độc Giả.