Mặc dù các sợi DNA có tổng chiều dài 3 mét nằm trong nhân tế bào của người trông giống như một đống spaghetti lộn xộn, nhưng thật ra hệ gen được tổ chức rất tốt. Mới đây, các nhà khoa học đã khám phá ra – sử dụng một phiên bản sửa đổi của công cụ chỉnh sửa gen CRISPR – rằng vị trí của phân tử DNA trong nhân, chứ không chỉ trình tự gene, có thể làm thay đổi đáng kể cách thức hoạt động của hệ gen.
Nhân tế bào rất linh hoạt và phức tạp với nhiều thành phần phối hợp hoạt động như nhiễm sắc thể, các nhân con. Trong thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã nhận ra rằng DNA trên nhiễm sắc thể bằng cách nào đó có thể định vị lại chính nó và từ đó làm thay đổi hoạt động của các gen được di chuyển. Tuy nhiên, chưa có phương án nào để chứng minh giả thuyết đó.
Cơ hội đã đến khi kỹ thuật Crispr được phát triển. Crispr đã được cải biến với tên gọi mới Crispr-GO (GO là viết tắt của Genome Organization – tổ chức hệ gen) cho phép di chuyển các đoạn DNA đặc hiệu từ vị trí này sang vị trí khác trong nhân tế bào. Công trình này vừa được công bố trên tạp chí Cell. Đầu tiên, DNA đích được gắn vào một protein. Dưới tác dụng của acid abscisic – một loại hormone thực vật – protein này sẽ được liên kết một cách chọn lọc với một protein thứ hai chỉ có ở vị trí đích đặc hiệu trong nhân tế bào. Bằng cách này, các protein thứ hai “tóm được” DNA đính kèm và giữ nó ở lại vị trí đích mới trong nhân. Bước cuối cùng là loại bỏ axit abscisic, phá vỡ liên kết và giải phóng DNA đích ở vị trí mới để DNA thực hiện chức năng.
Trong nghiên cứu này, một vài cặp gen đã được dịch chuyển từ các vị trí trung tâm (phía trên bên phải) sang cạnh của hạt nhân (phía trên bên trái) (hình 1). Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng kỹ thuật này để di chuyển các đoạn DNA telomere – khu vực nhiễm sắc thể liên quan đến lão hóa. Kết quả cho thấy khi các telomere được di chuyển đến cạnh bên trong của hạt nhân, tế bào phát triển chậm hơn nhiều. Nhưng khi telomere được đặt gần với các thể cajal, tế bào bị biến đổi mạnh, bao gồm phát triển nhanh hơn và chia sớm hơn bình thường. Vì vậy, các nhà nghiên cứu kết luận, vị trí của các telomere là rất quan trọng để giữ cho một tế bào khỏe mạnh và hiệu quả.
Cộng đồng khoa học rất ấn tượng với kỹ thuật CRISPR-GO mới. Kỹ thuật này mở ra một chiến thuật hoàn toàn mới để thay đổi tổ chức hệ gen, mở đường cho khám phá mới về cách thức nhân tế bào hoạt động, đồng thời có thể mở ra phương án kiểm soát tốt hơn hoạt động của gen lão hóa và ngăn ngừa bệnh tật.
Lược dịch: Dương Văn Cường – Sinhhocvietnam.com
