Vai trò tiềm tàng của chuỗi "DNA rác" trong quá trình lão hóa, ung thư

Cơ thể con người về cơ bản được tạo thành từ hàng nghìn tỷ tế bào sống. Chúng ta già đi khi các tế bào già đi, điều này xảy ra khi những tế bào cuối cùng ngừng tái tạo và phân chia. Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng gen ảnh hưởng đến cách tế bào già đi và con người sống được bao lâu, nhưng cách thức hoạt động chính xác vẫn chưa rõ ràng. Phát hiện từ một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Washington dẫn đầu đã giải quyết được một phần nhỏ của câu đố đó, đưa các nhà khoa học tiến gần hơn đến việc giải quyết bí ẩn của sự lão hóa.

Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jiyue Zhu tại Đại học Dược và Khoa học Dược đứng đầu, gần đây đã xác định được một vùng DNA được gọi là VNTR2-1 dường như thúc đẩy hoạt động của gen telomerase, được chứng minh là có thể ngăn ngừa lão hóa ở một số loại tế bào.

Gen telomerase kiểm soát hoạt động của enzym telomerase, giúp sản sinh ra các telomere, phần mũ ở cuối mỗi sợi DNA bảo vệ các nhiễm sắc thể trong tế bào của chúng ta. Trong các tế bào bình thường, chiều dài của các telomere ngắn hơn một chút mỗi khi tế bào nhân đôi DNA của chúng trước khi chúng phân chia. Khi các telomere quá ngắn, các tế bào không thể sinh sản được nữa, khiến chúng già và chết đi. Tuy nhiên, ở một số loại tế bào nhất định - bao gồm cả tế bào sinh sản và tế bào ung thư - hoạt động của gen telomerase đảm bảo rằng các telomere được thiết lập lại cùng độ dài khi DNA được sao chép. Đây thực chất là thứ khởi động lại đồng hồ lão hóa ở thế hệ con cái mới nhưng cũng là lý do tại sao các tế bào ung thư có thể tiếp tục nhân lên và hình thành các khối u.

Biết được cách thức điều hòa và kích hoạt gen telomerase cũng như lý do tại sao nó chỉ hoạt động trong một số loại tế bào nhất định vào một ngày nào đó có thể là chìa khóa để hiểu cách con người già đi, cũng như cách ngăn chặn sự lây lan của ung thư. Đó là lý do tại sao Zhu đã tập trung suốt 20 năm sự nghiệp của mình với tư cách là một nhà khoa học chỉ vào việc nghiên cứu gen này.

Zhu nói rằng phát hiện mới nhất của nhóm ông cho thấy VNTR2-1 giúp thúc đẩy hoạt động của gen telomerase đặc biệt đáng chú ý vì loại trình tự DNA mà nó đại diện.

Zhu nói: “Gần 50% bộ gen của chúng ta bao gồm DNA lặp đi lặp lại không mã hóa cho protein. Những chuỗi DNA này có xu hướng được coi là 'DNA rác' trong bộ gen của chúng ta và chúng rất khó nghiên cứu. Nghiên cứu của chúng tôi mô tả rằng một trong những đơn vị đó thực sự có chức năng tăng cường hoạt động của gen telomerase."

Phát hiện của họ dựa trên một loạt thí nghiệm cho thấy rằng việc xóa chuỗi DNA khỏi tế bào ung thư - cả trong dòng tế bào người và chuột - khiến các telomere ngắn lại, tế bào già đi và khối u ngừng phát triển. Sau đó, họ tiến hành một nghiên cứu xem xét độ dài của trình tự trong các mẫu DNA lấy từ những người sống trên trăm tuổi (người da trắng và người Mỹ gốc Phi và những người tham gia đối chứng trong Nghiên cứu Người già Georgia), một nghiên cứu theo dõi một nhóm người từ 100 tuổi trở lên trong khoảng thời gian từ năm 1988 đến 2008. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng độ dài của trình tự dao động từ ngắn tới 53 lần lặp lại - hoặc bản sao - của DNA cho đến 160 lần lặp lại.

Zhu nói: “Nó thay đổi rất nhiều và nghiên cứu của chúng tôi thực sự cho thấy rằng gen telomerase hoạt động tích cực hơn ở những người có trình tự dài hơn.”

Vì các trình tự rất ngắn chỉ được tìm thấy ở những người tham gia là người Mỹ gốc Phi, họ đã xem xét kỹ hơn nhóm đó và nhận thấy rằng có tương đối ít người sống trăm tuổi có trình tự VNTR2-1 ngắn so với những người tham gia đối chứng. Tuy nhiên, Zhu cho biết cần lưu ý rằng có một trình tự ngắn hơn không nhất thiết có nghĩa là tuổi thọ của bạn sẽ ngắn hơn, bởi vì nó có nghĩa là gen telomerase hoạt động kém hơn và chiều dài telomere của bạn có thể ngắn hơn, điều này có thể khiến bạn ít bị ung thư hơn.

"Phát hiện này cho chúng tôi biết rằng chuỗi VNTR2-1 này góp phần vào sự đa dạng di truyền về cách chúng ta già đi và cách chúng ta mắc bệnh ung thư", Zhu nói. "Chúng tôi biết rằng gen sinh ung thư - hoặc gen ung thư - và gen ức chế khối u không giải thích được tất cả các lý do tại sao chúng ta bị ung thư. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy bức tranh phức tạp hơn rất nhiều so với đột biến gen ung thư và tạo ra một trường hợp để mở rộng nghiên cứu nhằm xem xét kỹ hơn cái gọi là DNA rác này."

Zhu lưu ý rằng vì người Mỹ gốc Phi đã ở Hoa Kỳ trong nhiều thế hệ, nhiều người trong số họ có tổ tiên là người Da trắng mà họ có thể đã thừa hưởng một số trình tự này. Vì vậy, bước tiếp theo, anh ấy và nhóm của mình hy vọng có thể nghiên cứu trình tự ở một người dân châu Phi.

Ngoài Zhu, các tác giả trên bài báo bao gồm đồng tác giả đầu tiên Tao Xu và De Cheng và những người khác tại Đại học Bang Washington, cũng như các cộng tác viên của họ tại Đại học Lâm nghiệp Đông Bắc ở Trung Quốc; Đại học Bang Pennsylvania; và Đại học Bang North Carolina.

Tài trợ cho nghiên cứu này đến từ Viện Khoa học Y tế Tổng quát Quốc gia của Viện Y tế Quốc gia, Liên minh Nghiên cứu Ung thư hắc tố, và Cơ quan Khoa học và Dịch vụ Y tế của Hạt Spokane.

Hoàng Nam dịch

Theo Science Daily