Khoa học tự nhiên

Phát hiện cơ chế phát quang của nấm và tạo ra các men phát quang (25/12/2018)

Các nhà khoa học Nga cùng với các đồng nghiệp từ Anh, Tây Ban Nha, Braxin, Nhật Bản và Áo đã mô tả đầy đủ cơ chế phát quang của nấm. Theo đó, nấm chỉ sử dụng bốn loại enzym chính để phát sáng và việc chuyển đổi các enzym này thành các sinh vật khác làm cho chúng phát quang sinh học.

Đây là những loại men phát quang.

Một số sinh vật sống có thể phát sáng do các phản ứng hóa học đặc biệt xảy ra trong cơ thể của chúng. Các sinh vật này được gọi là sinh vật phát quang sinh học, chẳng hạn đom đóm, sứa và sâu. Các sinh vật sử dụng khả năng này để thu hút con mồi, dọa những kẻ săn mồi, giao tiếp hoặc ngụy trang. Các nhà khoa học đã xác định được rằng hàng nghìn sinh vật phát quang sử dụng tổng cộng khoảng 40 cơ chế hóa học khác nhau để phát sáng. Hầu hết các cơ chế này chỉ được nghiên cứu một phần.

Việc giải mã cơ chế phát quang của nấm đã được thực hiện trong nhiều năm nghiên cứu trước đây trên thực địa. Vào đầu thế kỷ 19, người ta phát hiện ra rằng sợi nấm làm cho cây phát sáng. Đến năm 2009, Anderson G. Oliveira và Cassius V. Stevani, đồng tác giả của bài báo này, đã khám phá ra tất cả các loại nấm phát quang đều có chung một cơ chế sinh hóa. Trong giai đoạn 2015-2017, nhóm nghiên cứu ở Nga đứng đầu là Ilia Yampolsky, đã thực hiện rất nhiều khám phá quan trọng. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã xác định được cấu trúc của luciferin, phân tử phát sáng khi bị oxy hóa. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát hiện một tập hợp enzym tạo ra phân tử này, cũng như luciferase, enzym phát quang.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại tế bào để kiểm tra hoạt tính của luciferase, bao gồm các tế bào ung thư ở người và phôi ếch móng (clawed frog). Trong tất cả các trường hợp, nhóm nghiên cứu đã thu kết quả tích cực: gen được đưa vào hoạt động trong tế bào, sẽ phát quang khi được bổ sung luciferin.

Hệ thống phát quang của nấm đơn giản một cách đáng ngạc nhiên. Các nhà khoa học đã phát hiện ra các enzym thực hiện “chu trình axit caffeic” trong các tế bào nấm: con đường cho quá trình sinh tổng hợp luciferin và phát xạ ánh sáng. Hoạt động của các enzym này là cần thiết và đủ cho bất kỳ sinh vật nào sản sinh caffeic-acid cũng có thể phát quang. Và nếu một sinh vật không chứa axit caffeic, khả năng phát quang của nó có thể được tạo ra bằng cách bổ sung hai enzym, mà các tác giả đã chứng minh bằng cách biến đổi chủng nấm men phát quang trong bóng tối.

Yuliana Mokrushina, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng phát hiện mở ra cơ hội cho nghiên cứu cơ bản theo hướng mới, như trong sinh thái nấm hoặc trong vật lý quang học của enzym, cũng như phát triển công nghệ phân tử mới.

Hệ thống mới có thể được sử dụng để quan sát nhiều quá trình sinh học như theo dõi sự phát triển của khối u và di chuyển của các tế bào ung thư, cũng như bào chế thuốc mới.

Nguồn: P.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 05/12/2018