Telomere đôi khi được coi là chìa khóa để sống lâu hơn. Chúng bảo vệ gen khỏi bị hư hại nhưng ngắn lại mỗi khi tế bào phân chia. Mỗi khi một tế bào phân chia, các telomere trở nên ngắn hơn một chút. Cuối cùng, chúng trở nên ngắn đến mức tế bào không thể phân chia thành công nữa và tế bào sẽ chết.
Người ta biết rất ít về cấu trúc của chất nhiễm sắc telomeric ở cấp độ phân tử. Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học từ Viện Vật lý Leiden (LION) đã phát hiện ra một cấu trúc mới của DNA telomeric. Họ đã sử dụng các phương pháp từ vật lý cho các thí nghiệm sinh học và một nam châm cực nhỏ để khám phá.
Vì DNA giữa các telomere dài hai mét nên nó phải được gấp lại để vừa với một tế bào. Điều này được thực hiện bằng cách gói các gói protein và DNA với nhau để tạo thành một cấu trúc được gọi là nucleosome. Một nucleosome, một đoạn DNA tự do (hoặc không liên kết), một nucleosome, v.v. được sắp xếp theo kiểu giống như một chuỗi hạt.
Chuỗi hạt sau đó còn co lại hơn nữa. Độ dài của DNA giữa các nhiễm sắc thể—các hạt trên chuỗi—xác định cách nó đạt được điều này. Đã có hai cấu trúc sau khi gấp được biết đến. Một trong số chúng có DNA tự do treo trong khoảng trống giữa hai hạt gần đó bám vào nhau (hình 2A). Các hạt gần đó không thể liên kết với nhau nếu khoảng cách DNA giữa chúng quá nhỏ. Sau đó, hai ngăn xếp bắt đầu hình thành cạnh nhau.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tìm thấy một cấu trúc telomere khác: Các nhiễm sắc thể gần nhau hơn nhiều, do đó không còn bất kỳ DNA tự do nào giữa các hạt. Điều này cuối cùng tạo ra một chuỗi xoắn lớn hoặc xoắn ốc của DNA.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra Cấu trúc mới này bằng cách sử dụng sự kết hợp giữa kính hiển vi điện tử và quang phổ lực phân tử. Kỹ thuật thứ hai đến từ phòng thí nghiệm của Van Noort. Ở đây, một đầu DNA được gắn vào một phiến kính và một quả cầu nam châm nhỏ được gắn vào đầu kia.
Sau đó, một bộ nam châm mạnh phía trên quả bóng này sẽ kéo chuỗi ngọc trai ra xa nhau. Bằng cách đo lượng lực cần thiết để kéo từng hạt ra xa nhau, bạn sẽ tìm hiểu thêm về cách gấp dây. Sau đó, các nhà nghiên cứu ở Singapore đã sử dụng kính hiển vi điện tử để hiểu rõ hơn về cấu trúc.
Van Noort nói, “Cấu trúc là 'chén thánh của sinh học phân tử. Biết được Cấu trúc của các phân tử sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách bật và tắt gen cũng như cách các enzym trong tế bào xử lý các telomere: ví dụ như cách chúng sửa chữa và sao chép DNA. Việc khám phá ra Cấu trúc telomeric mới sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về các khối xây dựng trong cơ thể. Và điều đó cuối cùng sẽ giúp chúng ta nghiên cứu sự lão hóa và các bệnh như ung thư và phát triển các loại thuốc để chống lại chúng.”
Tạp chí tham khảo:
- Soman, A., Wong, SY, Korolev, N., et al. Cấu trúc cột của chất nhiễm sắc telomeric của con người. Thiên nhiên (Năm 2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
