Gút ADN giữ gen virut bên trong

Phân tích độ phân giải cao cho thấy một dạng xoắn khác lạ của ADN có thể giữ chặt gen virut bên trong một vỏ bọc, chờ đợi cơ hội để lây lan vào vật chủ.

Trên tạp chí Structure tuần này, các nhà sinh vật học và hóa học thuộc UC San Diego đã sử dụng kính hiển vi điện tử và máy tính 3 chiều để tạo ra hình ảnh chi tiết nhất từ trước đến nay của vỏ protein của một virut không đối xứng cũng như ADN chứa bên trong. Hình ảnh này, với độ phân giải nhỏ hơn một nano mét, hay 1/1,000,000 của một milimét, sẽ giúp làm sáng tỏ cách thức virut xâm nhập vào vật chủ và lây nhiễm đến các tế bào bằng cách tiêm ADN của nó.

Bằng cách tập hợp hơn 12,000 hình ảnh kính hiển vi của các phân tử virut đông lạnh ở nhiều góc độ khác nhau, Jinghua Tang, Norman Olson, các nhà hóa học thuộc UCSD, cùng với Timothy Baker, giáo sư khoa học sinh hóa, đã xác định cấu trúc của một vật ăn vi khuẩn gọi là phi29 với độ phân giải nét hơn 8 Angstroms (1 Angstrom bằng với 1/10 một nanomét). Dự án của họ là một phần của quá trình hợp tác lâu dài với nhà virut học phân tử Dwight Anderson và các đồng nghiệp tại đại học Minnesota.

Một dạng xoắn như hình bánh rán quẩy, hay còn gọi là toroid, của ADN (màu đỏ) lèn chặt gen virut vào bên trong vỏ protein của vật ăn vi khuẩn. (Ảnh: Jinghua Tang/UCSD)

Mặc dù cấu trúc của virut hình cầu với tính đối xứng cao đã được xác định với phương pháp tương tự, để hoàn thành công việc như thế với hình dạng đầu-và-đuôi của phi29 cần thêm rất nhiều hình ảnh. Các nhà khoa học thuộc UCSD cho biết hình ảnh của phi29 có độ nét gấp đôi những hình ảnh được tạo ra trong nỗ lực hiển thị hóa virut với hình dạng giống trước đây.

So sánh giữa hình ảnh của virut có và không có ADN cargo cho thấy ADN xoắn chặt lại thành hình bánh rán quẩy, hay gọi là toroid, ở cổ virus giữa đầu và đuôi của nó. Trưởng nhóm nghiên cứu Timothy Baker cho biết: “Cấu trúc xoắn chặt của ADN là điều chưa hề được thấy hoặc dự đoán ở virut. Đây là độ xoắn không thường thấy ở ADN, được cho là không thể thay đổi ở quãng ngắn”.

Trong quá trình hình thành virut, một phân tử vận động ở phần cổ xoắn chuỗi ADN thành một cuộn chặt ở đầu. Tang, tác giả chính của bài báo, cho biết: “Nó chịu một áp lực khủng khiếp – gấp khoảng 20 lần rượu sâm banh trong chai”.

Toroid hình gút, cùng với các chỗ lồi đan xen trong vỏ protein, có thể lèn chặt ADN vào lớp vỏ cho đến khi virut tiếp xúc với tế bào của vật chủ.

Baker cho biết: “Nó lơ lửng trong ống chờ đợi cho đến khi đi qua bức tường vi khuẩn. Tất cả các thành phần cùng hoạt động để tạo nên một cỗ máy lây nhiễm”.