« Quay lại

Kỹ thuật tán xạ nơtron tạo ra các bản đồ 3-D trực tiếp đầu tiên của phân tử nước trong quá trình dung hợp màng tế bào

Sự ra đời của bản đồ 3-D thể hiện sự phân bố của các phân tử nước trong quá trình dung hợp màng tế bào đang góp phần thúc đẩy những nhận thức và hiểu biết khoa học về sự phát triển của tế bào, từ đó, dẫn đến khả năng phát triển các phương pháp điều trị mới đối với các bệnh đòi hỏi kỹ thuật dung hợp tế bào. Tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge thuộc Bộ Năng lượng, các nhà nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật nhiễu xạ nơtron để thực hiện những quan sát trực tiếp đầu tiên về các phân tử nước trong cấu trúc lớp lipid kép được sử dụng để mô phỏng phản ứng dung hợp màng tế bào.

 


Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Chemistry Letters, cung cấp những hiểu biết mới về các nhóm bệnh trong đó quá trình dung hợp tế bào thông thường bị gián đoạn, chẳng hạn như bệnh Albers-Schönberg (là một bệnh rối loạn về hệ xương do sự biến đổi lắng đọng canxi trong xương và là thể nhẹ nhất của bệnh xương hóa đá -osteopetrosis), tạo điều kiện cho việc phát triển các liệu pháp tế bào dựa trên phương pháp dung hợp đối với các bệnh thoái hóa, dẫn đến phương pháp điều trị ngăn chặn sự hợp nhất tế bào giữa tế bào ung thư và tế bào khỏe mạnh.

Khi hai tế bào kết hợp trong quá trình thụ tinh, hay khi túi bọc màng hợp nhất trong quá trình xâm nhập của vi rút, truyền tín hiệu thần kinh, sự phát triển nhau thai và nhiều chức năng sinh lý khác, các lớp màng kép có tính bán thấm giữa các màng dung hợp cần hợp nhất để trao đổi các thành phần bên trong. Khi hai màng tiếp cận lẫn nhau, các lực hydrat hóa tăng theo cấp số nhân, do đó, đòi hỏi ở các màng nguồn lượng năng lượng đáng kể để có thể hợp nhất với nhau. Việc lập bản đồ phân bố của các phân tử nước chính là chìa khóa để có thể nhận thức được quá trình dung hợp.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị tán xạ nơtron góc nhỏ (EQ-SANS) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) ở Tennesse và thiết bị tán xạ nơtron góc nhỏ sinh học (Bio-SANS) tại lò phản ứng chất đồng vị mật độ cao (HFIR). Cả hai thiết bị này đều có khả năng thực hiện chức năng thăm dò ở những vị trí có cấu trúc nhỏ, kích thước chỉ vài nanomet.

Nhà nghiên cứu Durgesh K. Rai đến từ Nguồn Synchrotron Năng lượng cao thuộc Đại học Cornell cho biết: "Chúng tôi sử dụng các hạt nơtron để thăm dò các phân tử nước vì tia X cũng như các kỹ thuật hình ảnh khác không thể giúp quan sát hay nắm bắt chính xác quá trình tổng hợp tế bào với tốc độc cực nhanh. Ngoài ra, việc sử dụng 2 thiết bị EQ-SANS và Bio-SANS với các hạt nơtron lạnh, năng lượng thấp sẽ không gây tổn hại do ảnh hưởng của tia bức xạ hoặc đưa các gốc tự do có khả năng gây trở ngại đến hóa học lipid, giống như khi sử dụng kỹ thuật tia X".

Bản đồ mật độ phân tử nước của nhóm nghiên cứu cho thấy các phân tử nước tách ra khỏi các bề mặt lipit trong giai đoạn phân lớp ban đầu. Trong giai đoạn dung hợp trung gian, được gọi là hemifusion, số lượng phân tử nước giảm đáng kể và gắn chặt với nhau trong những túi bọc màng xung quanh cuống là "cầu nối" lipid có cấu tạo rất cong, có chức năng gắn kết hai màng trước khi phản ứng tổng hợp xảy ra hoàn toàn.

Shuo Qian, tác giả của nghiên cứu và là nhà khoa học tán xạ nơtron tại ORNL, cho biết: "Đối với các thí nghiệm tán xạ nơtron, chúng tôi thay thế một số nguyên tử hydro trong phân tử nước bằng nguyên tử deuterium, điều này cho phép các nơtron quan sát các phân tử nước trong quá trình tổng hợp màng tế bào. Những thông tin, dữ liệu của chúng tôi có thể là cơ sở để thực hiện các nghiên cứu trong tương lai về các loại thuốc tạo màng, protein màng tế bào và các đoạn peptide trong phức hợp màng tế bào".

Tin khác

Liên kết website Liên kết website

  Cổng Thông tin điện tử  SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN


Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Nghệ An. 

Số 75 Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An

Điện thoại: 02383.844500 - Fax: 02383.598478

Email: khcn@khcn.nghean.gov.vn


Cơ quan thiết lập: Trung tâm Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Số 75A Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An
Điện thoại: 02383.837448 - 02383566380.   Email: webkhcnnghean@gmail.com
Người chịu trách nhiệm: Võ Hải Quang, Giám đốc TT Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Giấy phép thiết lập số: 23/GP-TTĐT ngày 28/3/2017 do Sở TT&TT Nghệ An cấp

 

 

@ Ghi rõ nguồn ngheandost.gov.vn khi phát hành lại thông tin từ website này.