Các nhà nghiên cứu thuộc Trường đại học Michigan (U-M) và Viện Hải dương học Scripps tại UC San Diego đã tạo ra được một công cụ phân tử mới có thể giúp họ chuyển đổi chất độc từ một loại vi khuẩn sống ở rạn san hô thành một loại thuốc chữa ung thư thế hệ mới.
Hai nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Cuộc sống U-M David Sherman và Janet Smith đứng đầu một nhóm nghiên cứu gồm nhiều ngành khoa học đã phát hiện ra các chức năng mới của một nhóm protein được biết đến từ lâu trong nhiều cá thể từ vi sinh vật tới con người.
Ông Sherman, Giám đốc Trung tâm LSI Nghiên cứu cấu trúc hóa học của gene và Giáo sư Hans W. Valteich về dược học tại Trường Dược của U-M cho biết việc phát hiện ra những chức năng mới của nhóm protein GNAT đem lại những công cụ mới cho hàng loạt các nhà “sinh học tổng hợp” là những người tổ chức lại các khối cấu trúc của các chất tự nhiên để có gắng tạo ra các loại dược phẩm tốt hơn.
"Tự nhiên thường cho chúng ta các lựa chọn chưa tối ưu về hóa chất, " Sherman nói. "Nhưng chúng ta có thể cắt rời các phần và sắp xếp lại chúng để tạo ra các hợp chất có đặc tính dược học tốt hơn."
Nhóm nghiên cứu của Sherman team, cùng với William Gerwick thuộc Trung tâm của Scripps về Công nghệ sinh học đại dương và Y sinh học và Trường Dược Skaggs tại UC San Diego, phân tích các hợp chất hóa học thu được từ các sinh vật biển sống trong các lớp trầm tích của rạn san hô, tảo xanh, bọt biển và san hô mềm. Họ tìm kiếm các chất như các chất độc của vi khuẩn có thể giết hoặc làm vô hoạt các tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm. Hiện nay, hơn chục hợp chất từ đại dương đang được thử nghiệm lâm sàng và tiền lâm sàng dưới dạng các chất chữa ung thư.
Một chất như vậy là curacin A, một loại thuốc chống ung thư hàng đầu thu được nhóm nghiên cứu của ông Gerwick triết xuất từ vi khuẩn cyanobacterium, L. majuscula, sống ở vùng rạn san hô biển Caribbea vào năm 1994. Trong phòng thí nghiệm, chất này rất có tác dụng chống các loại ung thư ruột, thận và ung thư vú.
Sherman và đồng nghiệp đang có gắng tìm hiểu cơ cấu hóa sinh bên trong vi khuẩn L. majuscula của quá trình tổng hợp phân tử curacin A. Vào năm 2004, nhóm nghiên cứu đã đăng 1 bài báo công bố toàn bộ các protein tham gia vào quá trình tạo chuỗi phân tử chất curacin A.
Từ đó, họ đã tập trung vào việc xác định các chức năng của khoảng 60 chất kích hoạt sinh học được sử dụng trong quá trình tổng hợp curacin A. Kết quả mới nhất của nhóm nghiên cứu là các mối liên kết đầu tiên trong chuỗi curacin-A chain gồm một thành viên của nhóm protein GNAT, một nhóm enzyme mà vai trò của chúng đã được biết đến trong quá trình điều khiển gene, tổng hợp hormone và kháng khuẩn.
Một điều ngạc nhiên lớn là kết quả tìm được cho thấy GNAT enzyme giúp kích hoạt quá trình tạo chuỗi hình thành chất curacin A. "Đây là một chức năng hoàn toàn mới của các enzyme GNAT này," ông Sherman nói.
"Giải mã các con đường tổng hợp sinh học này giống như việc tìm hiểu hàng loạt các hệ thống ký tự" ông nói. "Và chính việc phát hiện ra GNAT giống như tìm thấy tảng đá Rosetta. Nó giúp chúng tôi giải mã các ký tự chưa được biết tới hoặc trước đây bị hiểu lầm."
Trong khi nhóm nghiên cứu của Sherman tiến hành nghiên cứu về enzyme, nhóm nghiên cứu của Smith team đã thu được hình ảnh tinh thể học X-ray của cấu trúc enzyme GNAT. Ông Smith là giám đốc của Trung tâm LSI về Sinh học cấu trúc. Nhóm nghiên cứu của Gerwick là người đầu tiên phát hiện ra curacin A và cung cấp DNA của vi khuẩn cyano cho nghiên cứu này.
L. majuscula là vi khuẩn cyano, thuộc nhóm cá thể lâu đời nhất trên trái đất. Khoảng 3 tỷ năm trước vi khuẩn cyano đã bắt đầu quá trình tạo ra oxy khí quyển mà nhờ đó các hình thái sự sống phức tạp sau này được hình thành. Trong vi khuẩn L. majuscula chất độc curacin A có nhiều khả năng có chức năng tự vệ có thể là bảo vệ các vi khuẩn khỏi các loài ăn thịt.
Theo ScienceDaily, www.fistenet.gov.vn
