Ty thể có ADN riêng - Bí ẩn của sinh học tế bào

Tại sao ADN ty thể lại có ADN riêng? Tại sao ADN ty thể luôn lưu giữ ngay cả khi tế bào đã chứa nhiều vật liệu di truyền?

ADN ty thể là gì?

ADN ty thể (MitochondrialDNA, mtDNA) là ADN nằm trong ty thể, loại bào quan trong các tế bào nhân thực hiện chuyển đổi năng lượng hóa học từ chất dinh dưỡng thành một dạng tế bào có thể sử dụng đó là adenosine triphosphate. ADN ty thể là một phần nhỏ của ADN trong tế bào nhân, các ADN hầu như đều nằm trong nhân tế bào, đối với thực vật ADN ty thể nằm trong lục lạp.

Trước kia, người ta cho rằng ADN ty thể từng là những bộ phận đơn bào, cho đến khoảng 1 tỷ năm về trước chúng bị các tế bào lớn "nuốt chửng". Thay vì bị tế bào lớn đồng hóa, chúng đã cùng sinh sống và phát triển "mối quan hệ cộng sinh" với vật chủ.
 

ADN ty thể (MitochondrialDNA, mtDNA) là ADN nằm trong ty thể

Xét nghiệm ADN ty thể theo dòng mẹ

Xét nghiệm ADN huyết thống theo dòng mẹ là xét nghiệm dựa trên ADN ty thể xác định những người tham gia xét nghiệm có cùng mối quan hệ huyết thống theo dòng mẹ hay không. Xét nghiệm này được thực hiện trong những trường hợp nghi ngờ về mối quan hệ huyết thống theo dòng mẹ: bà - cháu, mẹ - con, dì - cháu,...

ADN ty thể được truyền theo dòng mẹ qua nhiều đời, có ở cả nam và nữ, nhưng chỉ có nữ mới truyền ADN ty thể của mình cho những người con và hiếm có sự đột biến. Dựa vào cơ sở khoa học này, phương pháp xác định mối quan hệ huyết thống bằng ADN ty thể không chỉ được áp dụng thực hiện ở xét nghiệm ADN huyết thống thông thường mà còn là biện pháp ứng dụng trong giám định hài cốt theo dòng mẹ.

Một vài nghiên cứu giải mã bí ẩn ADN ty thể

G. Johnston, nhà di truyền học tại Đại học Birmingham, Vương quốc Anh, và Ben Williams tại Viện nghiên cứu Y sinh Whitehead, Cambridge, Massachusetts, đã bước đầu so sánh các giả thuyết khác nhau. Bằng nghiên cứu phân tích hơn 2000 bộ gen trên ty thể của động vật, thực vật, nấm, và sinh vật đơn bào, lần theo dấu vết trên con đường tiến hóa để tính toán những khả năng mà các gen khác nhau và các gen kết hợp sẽ bị mất tại một thời điểm nhất định.

Bằng chuỗi các phản ứng hóa học thúc đẩy các Electron di chuyển dọc theo một lớp màng để ty thể tạo ra năng lượng. Chuỗi protein phức hợp chính là chìa khóa của quá trình này. các cổng protein được tích hợp trong màng của ty thể. Bằng cách này hay cách khác, tất cả các gen của ty thể đều giúp tạo ra năng lượng. Một gen tạo ra protein có vai trò quan trọng đối với một trong số những nhóm phức hợp này thì gen đó sẽ hiện diện lâu hơn. Những gen đảm nhiệm ít chức năng hơn sẽ được đưa vào trong nhân.
 

Dựa vào ADN ty thể có thể thực hiện xét nghiệm xác định mối quan hệ huyết thống theo dòng mẹ

Johnston cũng cho biết việc duy trì những gen này trong ty thể tạo điều kiện cho tế bào quản lý riêng rẽ từng ty thể, bản thân các protein quan trọng được tạo ra ngay bên trong ty thể. Việc quản lý ngay bên trong giúp tế bào điều tiết nhanh chóng và hiệu quả quá trình sản xuất năng lượng trong từng ty thể, thay vì phải thực hiện điều chỉnh hàng loạt tới hàng trăm hay hàng ngàn ty thể mà nó chứa. Nói một cách đơn giản, mỗi tế bào hỏng có thể sử riêng tế bào đó thay vì khoanh vùng trên diện rộng.

Nhà nghiên cứu John Allen - nhà sinh học tại University College London (không tham gia vào quá trình nghiên cứu) từng ví rằng việc xảy ra cháy tại một phòng trong tòa nhà thì không nhất thiết phải phong tỏa toàn bộ tòa nhà mà chỉ cần dùng hệ thống cứu hỏa của tầng đó. “Tôi cho rằng đó là cơ chế phản hồi cơ bản,” Allen cho biết. Trong nghiên cứu của mình, ông tìm thấy chứng cứ cho thấy việc sản xuất một số protein cụ thể ngay tại nơi cần chúng sẽ giúp điều tiết tốt hơn quá trình sản xuất năng lượng. Các cấu trúc khác trong tế bào của chúng ta có thể cũng hưởng lợi từ quy trình quản lý nội bộ này. Nhưng với quá khứ là tế bào độc lập, ty thể là trưởng hợp duy nhất có riêng trung tâm điều khiển.

Mô hình nghiên cứu của Johnston và Williams cũng chỉ ra những yếu tố quan trọng khác. Những gen có chức năng mã hóa các protein ty thể kỵ nước hay kháng nước, thường sẽ được tạo ra ngay bên trong ty thể. Nếu những protein này được tạo ra ở nơi khác trong tế bào, chúng có thể bị mắc kẹt trong quá trình di chuyển, do đó sản xuất chúng ngay trong ty thể sẽ hiệu quả hơn nhiều.

Các thành phần hóa học ngay bên trong gen cũng có thể tác động đến khả năng tồn tại của chúng. Những gen có thể tồn tại trong điều kiện hoạt động hóa học khắc nghiệt bên trong ty thể thay vì bị phá vỡ thì sẽ có nhiều khả năng tiếp tục hiện diện.

Johnston tin rằng phần mềm mà ông phát triển cùng với Williams sẽ cho kết quả khả quan hơn so với chỉ phân tích bộ gen của ty thể. Thuật toán này có thể phân tích những vấn đề phát sinh khi xuất hiện đặc điểm mới hay mất đi qua thời gian, dù cho đó là gen hay các triệu chứng của một căn bệnh. Ông hy vọng sắp tới mô hình này sẽ được ứng dụng để dự đoán các hoạt động như thế như việc xem xét tiến trình phát triển của căn bệnh ở con người.

Để biết thêm thông tin chi tiết vui lòng liên hệ tổng đài tư vấn miễn phí 24/7:

Bài viết khác

DMCA.com Protection Status © Copyright 2010 GENTIS/ ADN. All Rights Reserved