Hotline 247
04 6662 6362
 
Hà Nội
0968 378 899
 
Hồ Chí Minh
01289 777 888

Nghiên cứu mới phát hiện ra một cấu trúc lạ chiếm đến 47% nhiễm sắc thể

BioMedia

Nhiễm sắc thể không chỉ có DNA và histon…

Chúng ta được học rằng trong nhân của mỗi tế bào, phân tử DNA được gói chặt quanh các protein histone để tạo thành các nhiễm sắc thể. Nhưng một nghiaên cứu mới đã phát hiện ra rằng nhiễm sắc thể không chỉ chứa gen trên DNA cùng histon mà còn có một cấu trúc bí ẩn chiếm tới 47% nhiễm sắc thể.

Hơn một thế kỷ qua, những hiểu biết của chúng ta về nhiễm sắc thể dựa trên giả thuyết rằng phức hợp protein DNA và histone tạo nên sợi nhiễm sắc thể trong nhân của mỗi tế bào. Kể từ khi được phát hiện vào năm 1882, nhiễm sắc thể đã là chủ đề của nhiều nghiên cứu sâu, nhưng chúng ta vẫn chưa rõ cấu trúc chi tiết của chúng, chủ yếu là do không thể nhìn thấy nhiễm sắc thể trong nhân tế bào, trừ khi các tế bào phân chia. Trong quá trình phân bào (nguyên phân hoặc giảm phân), các nhiễm sắc thể co xoắn chặt hơn, trở thành dạng siêu xoắn và lúc đó mới có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi.

Hầu hết những gì các nhà nghiên cứu biết về nhiễm sắc thể là thông qua việc quan sát các nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào. Chính vì chỉ có thể quan sát chúng trong điều kiện nhất định như vậy nên chúng ta chưa có được một bức tranh đầy đủ về nhiễm sắc thể thực sự.

Để cải thiện khả năng quan sát cấu trúc bên trong của các nhiễm sắc thể, nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Edinburgh (Scotland) đã phát triển một phương pháp mới có tên 3D-CLEM, kết hợp giữa kính hiển vi quang học và điện tử cùng với phần mềm mô hình hóa trên máy tính để lần đầu tiên tạo ra hình ảnh ba chiều với độ phân giải cao của tất cả 46 nhiễm sắc thể của người.

Sau khi mô hình hóa các chiều dài, chiều rộng, diện tích bề mặt, thể tích và mật độ đóng gói DNA của tất cả các nhiễm sắc thể người bình thường, họ phát hiện ra một kết quả có thể bổ sung cho sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc bên trong nhiễm sắc thể.

Quy trình thực hiện 3D-CLEM

"Lần đầu tiên xác định cấu trúc của tất cả 46 nhiễm sắc thể người đã buộc chúng tôi xem xét lại ý tưởng rằng chúng được cấu tạo chủ yếu bởi chromatin, một giả định gần như không đổi suốt 100 năm qua", nhà sinh vật học Daniel Booth trong nhóm nghiên cứu chia sẻ. Trong phân tích của mình, Booth và cộng sự nhận thấy chromatin chỉ chiếm khoảng 53-70% nhiễm sắc thể.

Một cấu trúc gọi là ngoại vi nhiễm sắc thể (chromosome periphery) chiếm 30-47% của 46 nhiễm sắc thể. Điều đó nghĩa là DNA và protein hỗ trợ (histon) chỉ chiếm khoảng một nửa của bất kỳ nhiễm sắc thể nào. Lần đầu tiên ứng dụng phân tích 3D-CLEM rất đáng chú ý và bất ngờ khi phát hiện thấy một tỷ lệ rất lớn trong tổng khối lượng của nhiễm sắc thể không phải là chromatin.

Hiện nay, chức năng của cấu trúc ngoại vi nhiễm sắc thể này vẫn chưa thực sự rõ ràng, nhưng các nhà nghiên cứu nghi ngờ nó có thể hoạt động như một dạng vỏ bọc, giúp các nhiễm sắc thể không dính vào nhau trong quá trình phân chia tế bào.

Ý tưởng này được củng cố bởi một số nghiên cứu trước đây, cho thấy cấu trúc ngoại vi nhiễm sắc thể được hình thành (ít nhất một phần) là do các protein Ki-67 (một marker của sự phân bào) liên kết vào bề mặt nhiễm sắc thể để giữ nhiễm sắc tử chị em riêng biệt.

Nếu điều này thực sự đúng, có nghĩa là cấu trúc ngoại vi nhiễm sắc đóng vai trò rất quan trọng trong việc ngăn chặn xảy ra các lỗi trong khi tế bào phân chia, những lỗi có thể dẫn đến dị tật bẩm sinh và các dạng ung thư khác nhau.

Chúng ta vẫn còn rất nhiều điều chưa biết về cấu trúc bí ẩn này: nó hoạt động như chất lỏng hay một dạng màng film rắn? nó ảnh hưởng thế nào đến sự thay đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào?

"Bây giờ chúng ta cần phải suy nghĩ lại về cách nhiễm sắc thể được xây dựng và cách chúng phân ly khi tế bào phân chia”, Bill Earnshaw, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Molecular Cell ngày 10/11/2016.

Tài liệu tham khảo:

Bec Crew, "A Mysterious Structure Occupies Up to 47% of Every Chromosome, Study Finds", Sciencealert, November 22, 2016.

Lược dịch Lê Tuấn Anh

Biên tập Biomedia Việt Nam

 

Các bài viết cùng chủ đề

Nghiên cứu mới phát hiện ra một cấu trúc lạ chiếm đến 47% nhiễm sắc thể

Nhiễm sắc thể không chỉ có DNA và histon… Chúng ta được học rằng trong nhân của mỗi tế bào, phân tử DNA được gói...

Autophagy – Sự tự thực bào (Phần 1)

Loạt bài tìm hiểu về sự tự thực bào, phát hiện đoạt giải Nobel sinh lý học và y học năm 2016. Đã bao giờ...