Tìm ra nhân tố khởi sự sao chép nhiễm sắc thể mới

Hình: Các vị trí khởi sự sao chép màng OriC ở Bacillus subtilis (các điểm màu xanh)

Các nhà khoa học Đại Học Newcastle vừa phát hiện ra một trình tự (sequence) cần thiết mới nằm trong bộ gen vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong sự sao chép DNA – Vị trí khởi sự thứ 2 được phát hiện và là phát hiện đầu tiên sau 30 năm.

Nhóm nhà khoa học tại Đại Học Newcastle đã mô tả cách họ tìm ra vị trí khởi sự sao chép mới – vị trí DnaA-trio, và xác định cơ chế thúc đẩy sự sao chép DNA. “DnaA-trio” là một nhân tố chính của các vị trí khởi sự sao chép trong vi khuẩn và là đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu khoa học.

Các vị trí khởi sự sao chép

Quá trình sao chép DNA được kiểm soát chặt chẽ để chắc chắn rằng thông tin di truyền luôn được chính xác qua các thế hệ. Trong bộ gen của tất cả các tế bào, quá trình sao chép vật liệu di truyền cần những protein chuyên biệt được gọi là các nhân tố khởi sự (initiators) để tháo xoắn chuỗi DNA mạch đôi tại các vị trí khởi sự sao chép (origins). Các protein khởi sự sao chép này có những vùng đặc biệt gọi là AAA+ có khả năng gắn lên các vị trí khởi sự sao chép để cho phép sự tổng hợp DNA. Ở vi khuẩn, protein khởi sự quan trọng nhất là DnaA, có tính bảo tồn cao giữa tất cả các sinh vật sống và có 2 hoạt tính gắn DNA quan trọng: (1) nhận ra vùng khởi sự sao chép khi gắn lên các trình tự DNA mạch đôi (gọi là các “hộp” DnaA, DnaA-boxes); (2) thúc đẩy việc tháo xoắn và kéo duỗi DNA mạch đơn cho quá trình sao chép. Trong khi các nhân tố khởi sự đã được định tính tương đối rõ thì các điểm khởi sự sao chép vẫn còn nhiều bí ẩn cần phải được nghiên cứu thêm. Vì khác với sự bảo tồn cao của DnaA, các vị trí khởi sự phiên mã của vi khuẩn dường như không có cấu trúc chung giống nhau. Trên thực tế, ở các sinh vật cao cấp như động vật và người thì các nhà khoa học vẫn chưa thể xác định rõ được các yếu tố cấu thành một vị trí khởi sự sao chép.

DnaA-trio

Tính đặc hiệu của DnaA với các “hộp” DnaA trên mạch DNA đôi đã được biết trong hơn 30 năm qua tuy nhiên trình tự đặc hiệu cho việc DnaA gắn lên các mạch đơn DNA vẫn chưa được biết tới. Trong nghiên cứu của nhóm trên vi khuẩn Bacillus subtilis, họ đã giải thích cách vị trí khởi sự sao chép mới và cần thiết này có thể chi phối quá trình gắn lên DNA mạch đơn của protein khởi sự chính DnaA để thúc đẩy việc tháo xoắn DNA mạch đôi. Họ xác định rằng yếu tố này bao gồm một đoạn trình tự lặp lại 3 cặp base mà họ đặt tên là DnaA-trio.

Tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ Heath Murray, Trung Tâm Sinh Học Tế Bào Vi Khuẩn (Centre for Bacterial Cell Biology) tại Đại Học Newcastle cho rằng: “Phát hiện này đã thắp lên tia sáng mới về một quá trình sinh học nền tảng tồn tại giống nhau trên tất cả các sinh vật sống, sự nhân bản của các gen để di truyền vật chất quan trọng này tới các thế hệ tương lai.” Bên cạnh đó, do các protein khởi sự có cấu trúc AAA+ có tính bảo tồn cao nên phát hiện này làm tăng khả năng tìm ra các motif nhận biết đặc hiệu nằm trong các vị trí khởi sự sao chép ở các sinh vật cao cấp hơn

Nguyễn Thiên Ân (lược dịch)

Huy Vũ (biên tập)

Bài báo:

1. Newcastle University. “New chromosome origin element identified: New essential sequence within bacterial genomes for DNA replication discovered.” ScienceDaily. ScienceDaily, 8 June 2016. 
2. Tomas T. Richardson, Omar Harran, Heath Murray. The bacterial DnaA-trio replication origin element specifies single-stranded DNA initiator binding. Nature, 2016; DOI: 10.1038/nature17962

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.