Một Nghiên Cứu Mới Về Actin

Trong cơ thể sinh học của con người chẳng có gì xảy ra một cách ngẫu nhiên: từ màu mắt cho đến hình dáng hộp sọ của chúng ta, tất cả mọi thứ đều bị chi phối bởi hệ thống tín hiệu protein. Do đó, một giả định là actin (một loại protein có vai trò nòng cốt trong tế bào con người) có được sự đa dạng về hình dạng thì cũng phải thông qua một quá trình tương tự. Nhưng Laurent Blanchoin cùng với các cộng sự đến từ LPCV1 lại cho rằng: “không hẳn là như vậy”. Họ đã chỉ ra cấu trúc không gian của actin trong tế bào bị chi phối về mặt hình học cũng nhiều như về mặt sinh học2. Phát hiện này là một đóng góp quan trọng đối với công nghệ nano. Blanchoin giải thích: “Điều này có nghĩa là với một loại hóa sinh chính xác, và cấu trúc hình học đúng, chúng ta có thể tạo ra các hình dạng mà chúng ta cần (ở kích thước nano)”.

Actin bao gồm hàng loạt những sợi nhỏ. Những sợi này kết hợp với nhau tạo ra sự đa dạng về hình dạng bên trong tế bào như hình các bó dây song song, hình cuống dây rối ren, hay mạng tinh thể tinh tế, tất cả đều phát triển từ những dạng cơ bản đến dạng chung phổ biến – giống như cấu trúc của Tháp Eiffel. Hình dạng và mật độ của sự đa kết hợp này giúp các tế bào khác nhau có hình dạng khác nhau, từ các hình sao trong tế bào thần kinh đến hình que và nón ở võng mạc. Blanchoin giải thích rằng sự phát triển và vị trí của nhân actin trong một tế bào được điều khiển bởi những tín hiệu protein. Người ta vẫn thường tin rằng hình dạng và mật độ của nó cũng bị kiểm soát tương tự. Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm nghiên cứu LPCV đã triển khai một phương pháp vi mẫu (micropatterning), cho phép họ nuôi cấy những sợi actin theo những mẫu hình học đặc thù như hình tròn, hình góc trong một dung dịch.

Mạng lưới các sợi actin tự liên kết. Các sợi actin tương tác với nhau và hình thành nên các cấu trúc cụ thể như hình tròn hoặc hình sao tám nhánh

Sau đó họ tiến hành quan sát và ghi chép kỹ lưỡng sự thay đổi hình dạng của những sợi actin trong quá trình sinh trưởng của chúng. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tất cả những hình dạng mà actin thay đổi trong dung dịch, dù ở dạng cứng và có mật độ dày đặc hay ở dạng mềm và có mật độ dàn trải thưa thớt, đều rất giống với các mẫu được tìm thấy trong tế bào sống.

Vì dung dịch không chứa những tín hiệu protein quy định hình dạng của actin, nên các nhà nghiên cứu có thể chứng minh rằng cấu trúc hình học môi trường của actin mới là cái xác định hình dạng của chúng, chứ không phải là các tín hiệu sinh học. Một nghiên cứu trước đó được tiến hành ở Mỹ cũng đã chỉ ra khả năng sử dụng actin để tạo ra cấu trúc nano đơn giản như các sợi dây vàng. Blanchoin cho rằng kết quả nghiên cứu của ông và các mô hình toán học sau này về hoạt động của actin đều cho thấy khả năng tạo ra được chính xác các cấu trúc nano phức tạp hơn bằng cách sử dụng các mẫu tăng trưởng của actin được đoán biết từ trước đó như là một mẫu chuẩn.

(Theo CNRS)Bích Diệp

1. Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (CNRS / CEA / INRA / Université Grenoble-I). 2. A.-C. Reymann et al., “Nucleation geometry governs ordered actin networks structures,” Nature Materials, 2010. 9: 827-32.