Theo các nhà khoa học thuộc trường Đại học Purdue, một phức chất protein thực vật mới được phát hiện dường như điều khiển sự phát triển của thực vật, đã mở "hộp công cụ khoa học" để hiểu rõ về sự phát triển của thực vật và động vật.
Phó Giáo sư nông học và tác giả của nghiên cứu mới, Dan Szymanski, cho biết, phức chất protein này kích hoạt sự truyền thông tin giữa các phân tử theo con đường dẫn đến sự hình thành các sợi protein dài, gọi là sợi actin, cần thiết cho sự phát triển của tế bào. Tri thức về các phản ứng sinh hóa tham gia vào quá trình này có thể cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các loài cây có khả năng tự bảo vệ chống côn trùng và bệnh tật tốt hơn.
Các gen này và protein của chúng cần thiết cho sự phát triển bình thường và cho sự bám dính của tế bào vào tế bào. Chúng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây và cũng tạo hình và kích thuớc của các tế bào ở thực vật. Các kết quả của nghiên cứu được công bố trong Tạp chí The Plant Cell.
Theo Phó Giáo sư Szymanski, bằng cách học theo phương thức hình thành sợi actin mà các nhà nghiên cứu có thể biến đổi các tế bào thực vật để chúng phát triển theo những con đường khác nhau hoặc thay đổi cách thức tế bào phản ứng với các tác nhân kích thích bên ngoài để có thể tự vệ chống lại côn trùng hoặc nấm gây bệnh.
Phức chất protein liên quan đến actin được gọi là ARP 2/3 (Actin Related Protein 2/3), là cơ chế của tế bào điều khiển sự hình thành sợi actin, quan trọng đối với sự phát triển và di chuyển của tế bào. Các sợi actin cấu trúc bên trong tế bào, cho phép tế bào phát triển và quyết định cách sắp xếp bố trí các cấu trúc xác định trong tế bào cũng như phản ứng của thực vật với trọng lực và ánh sáng.
Nhóm nghiên cứu của Szymanski đã sử dụng phiên bản biến đổi của loài cây được nghiên cứu nhiều là Arabidopsis thaliana và nghiên cứu kỹ cấu trúc nhỏ giống hình sợi tóc tồn tại ở hầu hết các tế bào này. Nhóm nghiên cứu nhận thấy, hình dạng và kích thước của các sợi này (Trichoma - túm lông) thể hiện rõ khi gen tác động đến sợi actin bị lệch và gây ra sự thay đổi phát triển.
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã biết một phức chất protein, gọi là WAVE, hoạt hóa ARP 2/3, nhưng chưa biết cụ thể protein WAVE nào là tác nhân kích hoạt thực sự. Nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học cho thấy loại protein WAVE được đặt tên là DISTORTED3 (DIS3) đã kích hoạt ARP 2/3, và nguợc lại, ARP 2/3 lại kích hoạt sự hình thành sợi actin mới.
Vì một số gen đã sống sót trong quá trình phát triển của sinh vật đa bào tiến hóa, chúng đã được bảo toàn cả ở thực vật lẫn động vật. Do vậy, một số protein thực vật chứa ARP 2/3 và phức chất WAVE có khả năng trao đổi với protein ở động vật. Một số loại protein khác không có khả năng trao đổi và nhóm nghiên cứu của Szymanski đang nghiên cứu sâu về tác động của chúng đến quá trình phát triển.
DIS3 có hai đầu cuối giống như ở protein thực vật và động vật. Tuy nhiên, DIS3 có một đoạn rất lớn ở giữa đặc thù cho thực vật. Các nhà nghiên cứu muốn biết phần này có quan trọng không và liệu nó có điều khiển DIS3 hoặc toàn bộ phức chất WAVE không.
Để các quá trình sinh hóa của sự phát triển và sinh trưởng diễn ra bình thường, cần có các chất hoạt hóa như ARP 2/3 để kích hoạt sự hình thành và phát triển sợi actin. Tuy nhiên, các nhà khoa học không biết chức năng cụ thể của các sợi actin. Công cụ phân tử mà nhóm nghiên cứu của Szymanski đã phát triển sẽ giúp các nhà khoa học biết rõ hơn về các chức năng này ở cả thực vật lẫn động vật.
Cơ quan Khoa học Sinh học Năng lượng của Bộ Năng lượng, Sáng kiến Nghiên cứu Quốc gia của Bộ Nông nghiệp Mỹ và Chương trình Nghiên cứu Nông nghiệp Purdue đã tài trợ cho nghiên cứu này.
T.Q. (theo Sciencedaily, 3/3/2005)