Năm nay giải Nobel Sinh lý/Y học, với số tiền thưởng 1.4 triệu Mỹ kim,
được phát cho hai khoa học gia Hoa kỳ tương đối trẻ, có công trình khảo
cứu được công bố cách đây không lâu, năm 1998. Đó là các ông Andrew Z.
Fire và Craig C. Mello. Ông Fire sinh năm 1959 (47 tuổi), làm việc tại
Stanford University School of Medicine, Stanford, California, Hoa kỳ.
Còn ông Mello thì sinh năm 1960, và cũng làm việc tại một đại học Hoa
kỳ, University of Massachusetts Medical School, Worcester,
Massachusetts.
Tại quê nhà, sau khi được tin thắng giải hai ông rất ngạc nhiên vì nghĩ
rằng những người được chọn thường phải có tuổi và đã có đóng góp khảo
cứu từ lâu. Trong khi đó tại Thụy điển uỷ ban tuyển chọn đã coi khám phá
của hai ông về RNA interference (tạm dịch: Sự Can thiệp
của RNA) là
một trong những công trình có tính cách cơ bản trong lãnh vực điều khiển
những tin tức di truyền (genes). Khám phá này đã soi sáng những tiến
trình sinh học phức tạp mà các nhà khảo cứu đã không thể giải thích được
từ nhiều năm qua.
Để giúp các độc giả không ở trong ngành sinh học hiểu rõ hoạt động của
RNA và thấy tầm quan trọng của khám phá đặc biệt này, người viết sẽ ôn
lại một số ý niệm căn bản của ngành sinh và hoá học.
Tế bào, DNA, RNA và ngành Sinh học phân tử
Ta biết rằng tế bào (cell) là đơn vị xây dựng cơ bản của mọi sinh vật.
Dựa vào cơ cấu của tế bào, người ta chia sinh vật thành hai loại. Một
loại cấu tạo bởi những tế bào đơn giản, tuy có màng tế bào (cell/plasma
membrane) và tế bào chất (cytoplasm) nhưng không có nhân (nucleus), gọi
là prokaryote (pro: trước; karyote: nhân). Vi trùng/vi khuẩn
(bacteria) là một thí dụ của loại này. Loại kia, thành hình bởi những tế
bào phức tạp hơn. Bên trong màng tế bào, ngoài tế bào chất, còn có những
tiểu nội bào (organelles; bộ phận nhỏ), và đặc biệt, nhân tế bào. Loại
này có tên khoa học eukaryote (có nhân), cấu tạo nên phần lớn sinh vật
như cây cỏ, động vật. Trong quá trình tồn tại lâu dài, đặc tính của tế
bào hiện tại được truyền từ tế bào mẹ trong sự bào phân, và sau đó được
đưa xuống các thế hệ con, cháu. Từ lâu các khoa học gia đã biết rằng
tính di truyền này chịu ảnh hưởng của những nhiễm thể (chromosomes). Ở
những eukaryotes các nhiễm thể có dạng sợi và nằm trong nhân (trong tế
bào người có 23 cặp nhiễm thể). Còn ở những prokaryotes thì nhiễm thể
có thể có dạng sợi hoặc tròn.
Từ thế kỷ thứ 19 các khoa học gia đã cố gắng tìm hiểu cơ cấu và cơ chế
hoạt động của các nhiễm thể. Những chất như DNA (DeoxyriboNucleic Acid),
RNA (RiboNucleic Acid), protein (cấu tạo bởi các amino acids),... được
coi là có liên hệ ít nhiều đến quá trình di truyền (1). Trong
khoảng thời gian 1934-1944 hai khoa học gia F. Griffith và O.
Avery, qua nhiều thí nghiệm, đã chứng minh được rằng những phân tử DNA
giữ vai trò quan trọng nhất trong các hoạt động di truyền. Từ đó một
ngành khảo cứu di truyền tập trung vào các phản ứng sinh hóa
(biochemistry), đặc biệt áp dụng vào các phân tử nucleic acid, ra đời.
Đó là ngành Sinh học phân tử (molecular biology). Tuy nhiên, vì hiện
tượng di truyền quá phức tạp nên trong một thời gian dài ta không thấy
nhiều tiến bộ.
Cấu trúc DNA và sự lập lại (replication)
Mãi đến năm 1953 khi hai nhà sinh hoá J.D. Watson và
F.H.C. Crick, dựa vào những bản chụp DNA dùng tia X của khoa học gia M.
Wilkins (2), công bố một mẫu cấu trúc phân tử của DNA, thì hoạt
động của DNA mới trở nên rõ ràng. Theo đó, nucleic acid được cấu tạo
bởi nhiều đơn vị nhỏ mang tên nucleotides. Đặc biệt các nucleotides
này liên kết thành hai dải, cuộn vào nhau giống như hình một cầu thang
xoắn (double helix; double-stranded). Sự khám phá của các ông Watson và
Crick đã có ảnh hưởng vô cùng mạnh mẽ vào mọi hoạt động khảo cứu sinh
học, và mở rộng chân trời cho ngành di truyền phân tử (molecular
genetics hay molecular biology).
Về cơ cấu, mỗi nucleotide gồm ba phần. Trước hết là nhóm phosphat
(chứa Phosphor, P). Nhóm này nối với nhóm thứ hai, một deoxyribose,
còn gọi là penrose sugar (nhóm đường có cơ cấu không gian hình 5
cạnh). Sau đó là một nhóm phân tử khác có tên là gốc nitrogen
(nitrogenous base). Các gốc nitrogen gồm bốn loại chính: cytosine (tên
tắt là C), thymine (T), adenine (A), và guanine (G). Sau này người ta
thấy có thể có uracil (U) trong một số tế bào sinh vật đặc biệt.
C và T thuộc họ pyrimidines, có cơ cấu không gian hình sáu cạnh mà
đỉnh là các nguyên tử Carbon hay Nitrogen. A và G thuộc họ purines
trong đó cơ cấu không gian là hai hình sáu và năm cạnh dính liền nhau.
Tóm lại mỗi nucleotide gồm một nhóm phosphat, một deoxyribose
(đường), và A, G, C, hay T (gốc nitrogen). Một cách đơn giản, trong hình
ảnh cầu thang xoắn DNA, hai dải hai bên, cấu tạo bởi các nhóm phosphat
và đường, giữ vai trò cột chống. Còn các bậc thang thì làm nên bởi những
cặp gồm hai gốc nitrogen. Từ gen (gene) vốn được dùng để chỉ một
đơn vị di truyền, nay chính là một phần của dây DNA chứa các
nucleotides này. Còn từ hệ gen (genome) (3) thì được
dùng để chỉ toàn bộ tin tức di truyền chứa trong DNA của một sinh vật.
Chính sự thay đổi thứ tự của các nhóm phân tử của các gốc nitrogen trên
mỗi dải đã tạo nên một hệ thống mã ký (code), có thể lưu trữ tin tức
liên hệ đến đặc tính của từng bộ phận trong sinh vật. Tỷ như nếu chuỗi
AGGTAACTT mang một ý nghĩa nào đó thì chuỗi CGGTTTAAA mang một ý nghĩa
khác. Hai dải của dây xoắn DNA có tính bổ túc (complement) do tính hút
của các nối hóa học giữa các gốc. Thí dụ như gốc A của dải 1 chỉ có thể
nối với gốc T của dải 2. Tương tự C chỉ nối với G. Do đó khi biết chuỗi
gốc của một dải ta có thể suy ra chuỗi gốc của dải kia, nghĩa là tin tức
của cả dây DNA.
Những tin tức di truyền này, vốn liên hệ đến sự sắp xếp của các amino
acid (4), được biểu thị bởi những chuỗi ba gốc nitrogen, gọi là
triplets (cặp ba; còn có tên là codons), thí dụ như CGA, TTA, hay
CGT,... Dựa vào tin tức liên hệ đến thứ tự của nhóm amino acid tương
ứng, người ta thấy rằng một đơn vị di truyền gen thuờng gồm một nhóm Đề
xướng (promoter), một chuỗi những triplets, và cuối cùng là một Chuỗi
kết thúc (terminator sequence). Trong thập niên 1960s hai nhà sinh hóa
M. Nirenberg và and H. G. Khorana (5) đã có công giải mã
(decipher) hệ mã ký của DNA. Công trình khảo cứu này đã mở đầu cho nhiều
khám phá quan trọng trong ngành sinh học phân tử mà ta sẽ nói tới ở phần
sau. Bây giờ ta hãy bàn về quá trình tự lập lại của DNA.
Như trên đã trình bày, các chuỗi chứa những gốc A, G, C, T trong DNA giữ
những tin tức di truyền từ tế bào mẹ. Khi tế bào sinh sản do bào phân
thành hai tế bào con thì tin tức di truyền phải được mang xuống mỗi tế
bào mới này. Do đó mỗi DNA phải tự lập lại để tạo ra hai DNA mới giống
hệt nhau. Quá trình lập lại được khởi đầu bằng sự tách hai dải DNA trong
dây double helix nhờ một số enzymes (enzim; chất xúc tác; cấu tạo
bởi các protein) đặc biệt. Tại chỗ mở, một trong hai dải của dây xoắn
DNA tạo nên một đoạn DNA mới có tên là Đoạn Okazaki (Okazaki fragment)
(6). Với nguyên liệu là các nucleotides hiện diện trong nhân,
nhờ sự trợ giúp của các enzymes, và qua tin tức của DNA cũ, đoạn
Okazaki đã tạo nên một dây xoắn DNA mới giống hệt dây cũ. Như vậy dây
xoắn DNA mới sẽ gồm một dải cũ và một dải mới. Lưu ý là khi một dải của
DNA cũ tách ra để tạo DNA mới thì ngay khi đó, trong dây xoắn DNA cũ,
một dải mới được tổng hợp để thay thế. Quá trình trên được gọi là Sự lập
lại bán bảo toàn (semiconservative replication) vì trong mỗi DNA mới
sinh ra, một trong hai dải cũ được dùng lại.
DNA và sự sản xuất
protein
Ta hãy trở lại với protein, một thành phần vô cùng quan
trọng của các tế bào sinh vật. Cấu tạo bởi các amino acid,
protein hiện diện dưới nhiều dạng khác nhau, trong mọi tế bào để xây
dựng hầu hết các bộ phận trong sinh vật. Trong con người, protein
tạo nên tóc, da, móng tay, xương, bắp thịt,... cùng hàng ngàn hormones
khác nhau, mà insulin là một. Protein cũng là thành phần xây dựng các
xúc tác (enzymes) quan trọng trong tế bào. Để có sự đồng nhất trong mỗi
cơ quan của sinh vật, khi một tế bào mới được sinh ra thì những protein
cũng phải được cấu tạo theo đúng loại thích hợp. Theo đó
các amino acid trong protein phải được sắp xếp ở những vị trí nhất
định. Các khoa học gia đã chứng minh được rằng chính hệ thống mã ký
(code) trong DNA đã điều khiển sự sắp xếp này.
Protein được tổng hợp trong tế bào chất (cytoplasm).
Những tin tức để sắp xếp amino acid (genetic code) được truyền đến đây
từ DNA qua trung gian của RNA (ribonucleic acid). RNA rất giống như DNA
trừ một chi tiết. Nhóm đường ribose của RNA nhiều hơn nhóm đường
deoxyribose của DNA một nguyên tử Oxygen (để tạo nhóm OH; hydroxyl).
Trước kia, người ta tưởng RNA chỉ có uracil (U) thay vì thymine (T),
nhưng sau này người ta tìm thấy T ở một số RNA.
Có ba loại RNA tham gia vào tiến trình tổng hợp protein.
Thứ nhất là RNA chuyển tin (messenger RNA; mRNA). Thứ hai là RNA chuyển
vận (transfer RNA; tRNA), và cuối cùng là RNA tạo ribosome (ribosomal
RNA; rRNA). Ribosomes, vốn là những hạt tròn nhỏ cấu tạo bởi rRNA và
protein, được coi như một loại xưởng sản xuất protein. Cả ba RNA này
được tổng hợp bởi một loại xúc tác tên RNA polymerase. Trong các
prokaryotes, vì không có nhân nên quá trình tổng hợp protein đơn giản
hơn là trong các eukaryotes.
Tiến trình được khởi đầu với giai đoạn Sao chép
(transcription), trong đó một dây mRNA được RNA polymerase tổng hợp
dọc theo một dải của dây xoắn DNA. Như trên đã nói, từ tin tức của một
dải ta có thể biết tin tức của cả DNA. Do đó mRNA chỉ cần chép tin tức
từ một trong hai dải. Khởi đầu dây xoắn DNA được mở ra tại nhóm đề
xướng, phần đầu của gen. Sau đó các triplets được đọc và các gốc tương
ứng được tạo ra trong mRNA. Các gốc này là thành phần bổ túc
(complementary) của những gốc nguyên thủy trong dải DNA đang được đọc.
Ngoài ra, các gốc T của DNA sẽ được thay thế bởi gốc U. Cho tới khi gặp
tín hiệu ngừng trong chuỗi kết thúc, giai đoạn sao chép hoàn tất. Dây
xoắn DNA đóng lại, và dải mRNA thành hình. Các triplets trong mRNA
thuờng được gọi là codons và chỗ kết thúc trong một gen được gọi là
stop codon.
Trong những tế bào có nhân (eukaryotes), các mRNA sẽ
chui ra khỏi nhân và đến gặp các ribosomes, nơi chế tạo protein. Tại
đây giai đoạn Chuyển dịch (translation) bắt đầu. Đó là lúc mRNA gặp tRNA
với những amino acid mà tRNA đã chọn lựa trong lúc mRNA được tổng hợp.
Trong tRNA còn có những anticodons, thành phần bổ túc
của codons. Với codon và anticodon tRNA có đầy đủ tin tức giống
như trong DNA để xếp đặt các amino acid theo đúng thứ tự hầu tạo thành
loại protein thích hợp. Tiến trình tiếp tục qua từng codon cho đến khi
gặp stop codon thì giai đoạn chuyển dịch kết thúc, và một protein
thành hình.
DNA, RNA và virus
Đa số bệnh tật trong các sinh vật là do vi trùng
(bacteria) (7) hoặc virus. Khác với vi trùng vốn cấu tạo
bởi các tế bào, virus chỉ gồm một vỏ protein (gọi là capsid), bên
trong có chứa những
tin tức di truyền (DNA hoặc RNA). Capsid có nhiều hình
dạng khác nhau. Có thể là hình xoắn (helical), hoặc khối đối xứng 20 mặt
hình tam giác (icosahedral),...virus rất nhỏ, từ 10 dến 400 nm (nano
mét; 1nm = 10**-9 m, 10 luỹ thừa -9 m hay 1/1,000,000,000 mét), do đó
phần lớn không thể nhìn thấy bằng kính hiển vi thường. Kinh hiển vi điện
tử (electron microscope) hay được dùng để quan sát virus.
Chỉ trong một số virus đặc biệt mới có cả hai DNA và
RNA, còn trong phần lớn các loại virus người ta chỉ tìm thấy hoặc DNA,
hoặc RNA. virus được chia làm bốn loại do cơ cấu của nhóm di truyền.
Loại thứ nhất chứa DNA cấu tạo bởi hai dải nucleotides (double-stranded
DNA; dsDNA). Loại thứ hai mang DNA chỉ có một dải (single-stranded DNA;
ssDNA). Loại thứ ba chứa RNA hai dải (double-stranded RNA; dsRNA), và
loại thứ tư có RNA một dải (single-stranded RNA; ssRNA). Mặc dầu có tính
di truyền, nhưng vì không có enzymes và ribosomes như trên đã đề cập nên
virus không thể tự sinh sản. Do đó virus phải tấn công các tế bào của
các sinh vật để vào đó tạo môi trường sinh đẻ. Ngoài ra khi tiếp xúc với
các tế bào, một số virus có thể dùng màng của tế bào chủ để tạo một bao bên
ngoài capsid, và được gọi là virus Có bao (enveloped virus).
Cho đến nay người ta biết là mỗi loại virus kể trên là
nguyên nhân của một số bệnh khác nhau.
Thí dụ như loại dsDNA virus gây ra các bệnh đậu mùa
(smallpox), thủy đậu (chicken pox), ung nhọt, ung thư,... ssRNA virus có thể gây ra bệnh sởi (measles), bạch cầu (leukemia), AIDS
(Acquired ImmunoDeficiency Syndrome; virus sinh bệnh này được gọi là
HIV, Human ImmunoDeficiency Virus)(8),... Những HIV chứa RNA này
thuộc loại virus có khả năng tái tạo dây DNA từ RNA, được gọi là
retrovirus (virut phản hồi). Khi tạo trở lại được dây DNA,
retrovirus không những có thể tạo protein cho chính chúng mà còn có
thể mang tin tức di truyền đến các tế bào con cháu.
Sự Can thiệp của RNA (RNA Interference; RNAi)
Biết được hoạt động của DNA và RNA, từ lâu các khoa học gia đã cố gắng
tìm cách điều khiển các hoạt động này qua một ngành khảo cứu có tên
gene control (điều khiển gen). Trong đó, kỹ thuật gen (gene
technology), một áp dụng đưa các gen (thí dụ như RNA) vào tế bào để tạo
những protein mới, được đặc biệt chú ý. Như trên đã nói, mRNA giữ vai
trò mang tin tức di truyền từ DNA để tạo protein. Ta cũng đã biết là
mRNA chỉ lấy tin tức từ một dải của DNA. Dải này thường được gọi là
sense DNA và mRNA sinh ra, vốn chỉ có một dải, còn mang tên là sense
mRNA (mRNA cảm). Người ta có thể tạo ra RNA bổ túc của sense mRNA và
gọi đó là antisense mRNA. Khi các sense và antisense mRNA cặp
(pair) với nhau thì chúng tạo nên RNA hai dải (dsRNA) như đã kể ở trên.
Một cách tổng quát, vì đã hiểu rõ quá trình sản xuất protein nên khi đưa
RNA mới vào các tế bào sinh vật, ta có thể đoán trước được những kết
quả. Tuy nhiên trong những năm 1990s, có một số kết quả kỳ quặc đã làm
các khoa học gia bối rối, không sao giải thích nổi. Thí dụ như muốn làm
tăng mầu đỏ của một loại hoa, ta đưa vào những gen kích thích loại mầu
này. Thế nhưng mầu đỏ không những không tăng mà hoa còn trở thành trắng.
Biết rằng có những phản ứng ở mức phân tử đã can thiệp vào hoạt động của
gen, nhưng không ai có thể đưa ra lời giải thích thỏa đáng.
Trong số những khoa học gia theo dõi sự can thiệp này, hai ông Fire và
Mello đã thực hiện một loạt những thí nghiệm rất ngoạn mục. Các RNA khác
nhau mang gen đào tạo bắp thịt được chích vào một loại giun có tên khoa
học Caenorhabditis elegans.
Qua một thời gian dài quan sát, hai ông tìm ra những kết quả quan trọng
sau. Thứ nhất các sense RNA không gây ảnh hưởng rõ rệt vào tế bào. Thứ
hai, một mình antisense RNA cũng không gây ảnh hưởng. Tuy nhiên nếu
chích cả hai loại trên vào cùng một lúc thì con giun bị co giật giống
như hệ gen tạo bắp thịt bị rối loạn. Biết rằng hai loại RNA trên đã tạo
nên RNA hai dải (double-stranded RNA; dsRNA), và mặc dầu đã mang những
mã ký di truyền để sinh sản protein cho bắp thịt, RNA này đã làm ngưng
lặng (silencing) vai trò di truyền của gen. Quá trình đặc biệt vừa kể
được mang tên là RNA interference (RNAi; Sự can thiệp bởi RNA).
Để giải thích nghịch lý không những làm không sinh sản protein mà còn
cản trở hoạt động này, hai ông cho rằng RNAi gồm một loạt phản ứng phá
huỷ do xúc tác. Một cách đơn giản, khi vào tế bào, RNA hai dải đã kết
hợp với một phức hợp protein (protein complex) có tên Dicer (9),
và bị cắt thành từng đoạn. Một loại phức hợp protein khác có tên RISC
(10) nối kết với những đoạn này và loại đi một trong hai dải của
RNA. Như vậy RNA được đưa vào đã mất khả năng tạo protein mới. Hơn thế
nữa, từ đây dải RNA còn lại nằm trong RISC giữ vai trò phá huỷ. Ta biết
rằng trong sinh vật, ở mỗi cơ quan, mỗi lúc đều có một số tế bào chết
đi, và một số sinh ra, do đó các protein phải được sản xuất liên tục để
cơ quan (ở đây là bắp thịt) hoạt động bình thường. Do đó các mRNA cũng
phải được sao chép liên tục để tham gia công việc tạo protein. Tuy
nhiên, trong tình trạng này, khi chưa gặp tRNA, những mRNA này đã bị
những đoạn RNA nằm trong RISC, vốn mang cùng tin tức di truyền, thu hút
thành cặp và dính vào RISC. Sau đó mRNA cũng bị cắt thành từng đoạn, và
bị suy biến. Do đó tin tức di truyền bị ngưng lặng, và sự sản xuất
protein bị xáo trộn. Lưu ý là chỉ cần một số nhỏ phân tử dsRNA cũng có
thể gây ngưng lặng hoàn toàn, do đó hoặc dsRNA đã giữ vai trò xúc tác,
hoặc đã được khuếch đại (amplified). Ngoài ra, ảnh hưởng của RNAi có thể
qua nhiều tế bào, lên đến mô (tissue), và có thể xuống đến thế hệ con
cháu.
RNAi, Virus, Jumping genes, và vi RNA
Khám phá về sự can thiệp bởi RNA (RNAi) đã giúp ta giải thích nhiều hiện
tượng sinh lý quan trọng. Thí dụ như tại sao một số virus không thể tấn
công các tế bào lành mạnh. Lý do vì những virus này thuộc loại chứa RNA
hai dải, dsRNA. Như đã trình bầy, virus muốn sinh sản phải đưa dsRNA vào
tế bào để tạo protein. Giống như ở trên, những RNA này bị Dicer cắt
thành từng đoạn, sau đó bị RISC thu hút và làm mất khả năng hoạt động.
Phần RNA nằm trong RISC mang tin tức di truyền của virus khác với tin
tức di truyền mang bởi các mRNA trong tế bào nên không tạo hiện tượng
kết hợp thành cặp. Do đó những mRNA bình thường không bị suy biến. Tóm
lại, khi xâm nhập vào một tế bào, các virus trên không
những không sinh sản được mà còn không thể gây xáo trộn hoạt động bình
thường của gen.
Jumping genes (gen đột xuất) là những mẩu DNA trôi dạt quanh hệ gen
(genome) của sinh vật. Có tên là transposons, chúng hiện diện trong
hầu hết các tế bào. Chúng có thể tự sao chép thành RNA. Sau đó sao chép
ngược (reverse-transcribed) để trở thành một loại DNA có khả năng gắn
vào hệ gen của sinh vật. Kết quả là hệ gen có thể bị hư hại. May mắn là
RNA sinh ra thuộc loại hai dải (dsRNA) nên bị quá trình RNAi làm suy
biến trước khi gây tác hại.
Cũng được sinh trong hệ gen, MicroRNAs (vi RNA) là những nhóm phân tử
nhỏ RNA được sao chép từ DNA, do đó mang tin tức di truyền của một số
gen. Chúng có thể tạo cặp với mRNA để có dạng RNA hai dải. Từ đó hoạt
động can thiệp khởi động và protein bị ngừng sản xuất. Sự ngưng lặng này
là cần thiết nếu lúc đó tế bào không có nhu cầu về protein. Người ta cho
rằng microRNAs giữ một vai trò quan trọng trong việc điều hoà sự phát
triển các cơ quan sinh vật. Có tới 30% gen được điều hợp bởi các vi RNAs
này.
Xa hơn nữa ta có thể cho rằng tiến trình RNAi giữ vài trò miễn dịch
(immune defense) cho hệ gen (genome). Thật vậy, hệ gen của sinh vật,
trong quá trình tiến hoá, bị xâm nhập liên tục bởi những vật gây nguy
hại, bắt nguồn từ virus hay transposons. Những vật này có thể
chiếm tới gần 50% tổng số vi sinh của hệ gen. RNAi đã hoạt động giống
như một tiến trình miễn nhiễm: nhận ra vật lạ (dsRNA) và kiếm cách tiêu
diệt.
Kết luận
Như đã thấy, qua trên nửa thế kỷ, những nhà khảo cứu trong ngành sinh
học phân tử đã cho ta thấy những khám phá ngoạn mục. Càng ngày ta càng
hiểu rõ hơn những hoạt động của nucleic acid và protein, hai cấu trúc
cơ bản của sự sống. Từ đó nhiều áp dụng trong các ngành y, dược, canh
nông,... đã được thực hiện. Cũng trong lãnh vực này, sự đóng góp của hai
ông Fire và Mello về sự can thiệp của RNA (RNAi) đã tạo một bước tiến
quan trọng trong sự điều hòa hoạt động của gen. Từ khám phá của hai ông,
ta thấy có rất nhiều triển vọng trong việc dùng kỹ thuật gen để chữa trị
những bệnh do virus, tim mạch, ung thư, rối loạn nội tiết (endocrine
disorders), vv.... Hơn thế nữa, khám phá của hai ông còn cho ta thấy sự
kỳ diệu của hệ miễn nhiễm trong cơ thể con người. Thật vậy, như trên đã
trình bầy, RNAi là một trong vô số quá trình tự nhiên, đang liên tục
hoạt động để bảo vệ sự sống của chúng ta.
(1) Trong những năm 1860s hóa học gia Thụy sĩ Friedrich Miescher đã
tìm thấy hai loại phân tử DeoxyriboNucleic Acid (DNA) và RiboNucleic
Acid (RNA) trong nhân của tế bào máu.
(2) Ba ông đã thắng giải Nobel Sinh lý/Y học năm 1962.
(3) Hệ gen trong con người chứa khoảng 30,000 gen và chừng 3 tỷ cặp
gốc nitrogen. Mỗi cá nhân có một dạng lập lại (repeating) của các gốc
nitrogen riêng, gọi là variable number tandem repeats (VNTRs). Do đó
VNTRs được coi như một loại Dấu tay phân tử (molecular fingerprint).
(4) Amino acid chứa amine (NH2) và nhóm carboxyl (COOH). Có khoảng 20
loại ammino acid. Với 4 gốc nitrogen, mỗi triplet có thể thay đổi sắp
xếp để có 64 dạng khác nhau (64=4**3; 4 lũy thừa 3). Dư chỗ để biểu thị
20 amino acid.
(5) Hai ông chia giải Nobel Sinh lý/Y học 1968 với ông R. H. Holley
(khảo cứu về RNA).
(6) Reiji Okazaki (1930 - 1975) là nhà sinh học phân tử người Nhật;
làm việc tại đại học Nagoya.
(7) Bacteria (vi trùng /vi khuẩn) là những sinh vật đơn bào
(unicellular organisms). Với dạng cầu hoặc dài, bacteria có độ lớn
khoảng 0.5-5 µm (micro mét; 1 µm = 10**-6 m; 10 lũy thừa -6 m hay
1/1,000,000 mét). Bacteria hiện diện khắp nơi trên mặt đất. Trong con
người, số lượng bacteria được tìm thấy nhiều hơn số tế bào của thân thể.
Có loại bacteria giúp ích cho sức khỏe và môi trường nhưng cũng có loại
gây ra những bệnh hiểm nghèo như phong hủi (leprosy), hay lao phổi
(tuberculosis). Để loại trừ những bacteria gây bệnh người ta dùng thuốc
antibiotic (trụ sinh/kháng sinh). Thuốc antibiotic ngăn cản bacteria
sinh sản bằng cách chặn đứng phản ứng biến đường thành năng lượng, hay
khả năng xây dựng màng tế bào của bacteria. Do đó, trên nguyên tắc,
thuốc không gây hại trên những tế bào lành mạnh. Ngoài ra thuốc
antibiotic không có ảnh hưởng trên những virus vì chúng không có cơ
cấu tế bào.
(8) Hệ miễn nhiễm (immune system) trong con người là một mạng lưới
phòng thủ phức tạp gồm nhiều loại tế bào sẵn sàng chống trả sự xâm nhập
của các mầm bệnh (pathogens), hay kháng nguyên (antigens; vật tạo đề
kháng như chất độc, vi trùng, cơ quan ghép,...). Lực lượng phòng vệ gồm
các tế bào bạch huyết (lymphocytes; chứa các tế bào loại B và loại T),
thể kháng (antibody),...
(9) Dicer là một loại xúc tác (enzyme) có khả năng bẻ gẫy những nối
giữa nucleotides.
(10) RISC (RNA-induced
silencing complex) cấu tạo bởi những protein có thể
tạo những phản ứng đặc biệt với RNA.
Tài liệu tham khảo
Campbell, Neil A., Biology,
The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1997.
Lehninger, Albert L.,
Biochemistry, Worth Publishers Inc., 1978.
Stryer, Lubert, Biochemistry,
W. H. Freeman and Company, 1996.
The Official Web Site of the
Nobel Foundation (http://nobelprize.org/).
Sherman Oaks, tháng 10 năm
2006
|