Khám phá phân tử DNA xoắn bốn

Năm 1953 James Watson và Francis Crick công bố mô hình DNA xoắn đôi (double helix DNA), trong đó phân tử DNA được tạo thành từ hai chuỗi xoắn lại với nhau. Công trình này đã đem lại cho họ giải Nobel năm 1962, và nó tạo đòn bẩy cho sự phát triển vực bậc của sinh học hiện đại.

Vào tháng Một năm 2013, giáo sư Shankar Balasubramanian của Đại Học Cambridge công bố rằng giáo sư và các cộng sự đã tìm ra một cấu trúc DNA xoắn bốn (quadruple helix DNA, gồm 4 chuỗi xoắn lại với nhau) ở các tế bào cơ thể người. Đều này quả thật rất thú vị. Giáo sư đưa ra giả thuyết rằng cấu trúc này có liên quan đến bệnh ung thư, bênh có liên quan đến các đột biến trong một máy di truyền. Đồng thời, cấu trúc này được tìm thấy nhiều ở giai đoạn S (S phase) khi các tế bào sao chép DNA trước khi phân chia. Như vậy công trình này gợi mở một hướng nghiên cứu mới cho lĩnh vực dược học.

Chúng ta thử tìm hiểu về kỹ thuật sinh học đằng sau công trình này. Các nhà khoa học dùng kỹ thuật Đánh Dấu Miễn Dịch Huỳnh Quang (immunofluorescence labeling method). Đầu tiên, các nhà khoa học gắn các phân tử huỳnh quang lên các protein kháng thể. Các phân tử này phát ra ánh sáng xanh hoặc đỏ khi quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang (fluorescent microscopes). Còn các protein kháng thể (antibody proteins) là những proteins sẽ phản ứng và bám vào các phân tử đặc hiệu với nó. Trong trường hợp này chúng sẽ bám vào các cấu trúc đặc trưng của DNA xoắn bốn. Bằng cách này, họ quan sát được vị trí và số lượng DNA xoắn bốn bên trong tế bào. Trong hình màu xanh là các tế bào, còn màu đỏ là các DNA xoắn bốn. Các bạn sẽ tự hỏi rằng làm sao họ biết loại protein kháng thể nào sẽ phản ứng với DNA xoắn bốn. Các nhà khoa học đã tìm ra rằng DNA xoắn bốn có chứa nhiều guanine, là một trong bốn “chữ cái” của DNA (A, T, C, G). Bốn guanine có thể liên kết thành một cấu trúc phẳng gọi là guanine-tetrad thông qua các liên kết Hydro Hoogsteen, và hai hoặc nhiều guanine-tetrad có thể tạo thành G-quadruplex và từ đó tạo ra DNA xoắn bốn. 

Một điều cần lưu ý là trước đó các nhà khoa học từng tìm ra DNA xoắn bốn ở ciliate, một loài vi sinh vật khá đơn giản.

Huy Vũ

Đăng lần đầu ngày 29.05.2014

Nguồn hình: Science Daily

Tài Liệu Tham Khảo:

Giulia Biffi, David Tannahill, John McCafferty, Shankar Balasubramanian. Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells. Nature Chemistry, 2013; DOI: 10.1038/nchem.1548

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!