Tế bào có khả năng biến đổi ppt

Tế bào có kh
ả năng
biến đổi




Sự hoạt động của
dòng tín hiệu trong
những tế bào giống
hệt nhau vế mặt di
truyền thường dẫn
tới những phản ứng
có th
ể thay đổi, từ đó
nảy sinh câu hỏi về nguồn gốc


của sự biến đổi này. Colman–
Lerner, Gordon, Brent và các
đồng sự báo cáo trên bài báo
của họ những nghiên cứu về
sự biến đổi giữa tế bào này và
tế bào khác
ở khâu đầu ra của
một hệ thống quyết định số
mệnh tế bào – con đường đáp

ứng lại chất tiết dục
(pheromones) trong nấm men
nảy chồi (Nature 437, 699–
706,
2005).

Con đường đáp ứng lại chất
tiết dục, bao gồm một dòng
MAPK (mitogen-activated
protein kinase - kinase protein
được kích hoạt bởi yếu tố phân
bào), được được cảm ứng bởi
chất tiết dục nhân tố α (α-
factor
pheromone). Sự cảm ứng của
chất tiết dục kích hoạt tiến trình
quyết định số mệnh tế bào
thông qua sự chuyển đổi từ chỗ
tế báo đang trong giai đoạn sinh
trưởng sinh dưỡng ở mức bình
thường sang trạng thái khởi sự
quá trình giao phối, cụ thể bao
gồm quá trình cảm ứng biểu
hiện gen và ngăn chặn chu trình
phân chia tế bào. Colman-
Lerner và cộng sự đo lường sự
biểu hiện những gene báo cáo
mã hóa protein phát huỳnh
quang từ sự cảm ứng của chất
tiết dục như là sự khuyếch đại

hệ thống quyết định số mệnh tế
bào - kết quả đầu ra thu đư
ợc từ
sự kết hợp sự chênh lệch giữa
các con đường cảm ứng dấu
hiệu và từ sự biểu hiện gene
của các gene báo cáo. Để phân
biệt từng trư
ờng hợp một tác giả
đã t
ạo ra những chủng nấm men
có những gene mã hoá cho các
protein phát quang màu vàng và
lam (yellow and cyan
fluorescent protein - YEP và
CFP). Kết qủa thí nghiệm mà
trong đó YEP và CFP đư
ợc điều
khiển bởi những các promoter
giống nhau cùng bị điều khiển
bởi yếu tố α được so sánh đối
với những thí nghiệm mà YEP
và CFP bị điều khiển bởi hai
promoter khác nhau, c
ụ thể YEP
được vận hành bởi một
promoter bị điều khiển bởi
nhân tố α còn CFP được vận
hành bởi một promoter độc lập
với nhân tố α.

Thí nghiệm đặt ra này được trợ
giúp b
ởi một hệ thống phân tích,
mà hệ thống này có thể phân
chia thành hai hệ thống phụ
:’pathway’ và ‘expression’ và
trong mỗi hệ thống phụ các
tác gi
ả nhận ra những điểm khác
biệt giữa năng lực và sự tăng
giảm ngẫu nhiên trong sự vận
hành của mỗi hệ thống (độ
nhiễu). Sự tiếp cận n
ày giúp cho
những tác giả có thể phân biệt
chỉ rõ từng nguồn gốc trong số
4 nguồn gây ra sự dao đ
ộng bao
gồm (1) sự khác biệt về cường
lực của các con đường chuyển
hóa hoặc khả năng truyền tín
hiệu; (2) khác nhau trong sức
biểu hiện hay khả năng biểu
hiện protein từ những gene; (3-
4) và độ gây nhiễu trong hai hệ
thống phụ.

Colman–Lermer và các đồng sự
cho thấy rằng rằng hầu hết

sự biến đổi từ tế bào này đến tế
bào kia trong việc biểu hiện
gene để phản ứng lại chất tiết
d
ục chủ yếu bởi sự khác biệt tồn
tại từ trước giữa những tế bào
chứ không phải do sự nhiễu
loạn gây ra; và chính năng lực
biểu hiện gene khác biệt này đã
tạo ra nguồn gốc chủ yếu các
biến đổi. Những tế bào cũng
khác nhau trong khả năng
mang
tín hiệu từ màng sinh chất vào
trong nhân: khi n
ồng độ chất tiết
dục cao thì hầu hết sự biến đổi
là do khả năng biểu hiện gene
khác nhau của từng tế bào; ở
nồng độ thấp thì sự liên đới
tương đối của cư
ờng lực các con
đường chuyển hóa cao hơn khá
nhiều - điều này chỉ địnhg rằng
mức độ đầu vào khi ở mức cao
có vẻ đã làm lu mờ (che đậy) sự
khác biệt đã có từ trước về
cường lực của các con đường
chuyển hóa.

Những phát hiện này đặt ra
những câu hỏi mới về sự điều
hòa chức năng tế bào bởi những
dòng chuyển vị tín hiệu. Ví dụ
bằng cách nào mà các gene bi
ểu
hiệu dưới sự cảm ứng của chất
tiết dục có thể được điều hòa
chính xác khi mà năng lực biểu
hiện gene của các tế bào biến
thiên rất mạnh. Các tác giả chỉ
ra bằng chứng rằng các tế bào
nấm men có thể hiệu chỉnh độ
bền chuỗi chuyển hóa liên quan
đến giao phối nhằm bù trù cho
năng lực biểu hiện gene có độ
biến thiên khá cao - cho phép
một số lượng lớn protein được
tạo thành để tương ứng với hoạt
động của các con đư
ờng chuyển
hóa chính xác hơn. Hơn thế
nữa, Colman-Lerner và các
đồng sự chỉ ra rằng, trong việc
thể hiện cường lực của các con
đường chuyển hóa, hai chuỗi
MAPK vốn chỉ chuyển hóa dấu
hiệu Fus3 và Kss1, còn thực
hiện chức năng điều hòa s
ự biến

đổi giữa các tế bào với nhau.
Fus3 ức chế sự biến đổi khi
những tế bào bị bởi kích thích
chất tiết dục nồng độ cao, trái
lại với Kss1 thúc đẩy sự biến
đổi khi nồng độ chất tiết dục
thấp.

Kết luận, sự xác định các cơ ch
ế
điều khiển tập tính số lượng
của hệ thống quyết định số
mệnh tế bào và những nỗ lực
đầu tiên tìm hiểu đặc điểm của
những yếu tố có chức năng điều
hòa sự biến đổi giữa các tế bào
trong sự biểu hiện của chính tế
bào, đó là một bước đầu tiên c
ốt
yếu để có thể hiểu sâu sắc hơn
về những hệ thống sinh học.