Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Sau 30 năm nghiên cứu, nhóm của Eric Lam (Đại học Rutgers-New Brunswick) và Qun Liu (Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, New York) đã xác định được cấu trúc, cơ chế hoạt động của metacaspase 9, một enzyme protease quan trọng giúp thực vật  chống lại nhiều loại bệnh gây hại và strees do môi trường. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Nhóm nghiên cứu sử dụng cây Arabidopsis thaliana và kỹ thuật tinh thể học tia X để xác định cấu trúc của metacaspase 9 ở cấp độ nguyên tử. Đồng thời, sử dụng phương pháp đột biến điểm đặc hiệu để xác định vai trò của từng phần protein. Kết quả cho thấy metacaspase 9 chỉ hoạt động trong môi trường có tính axit, với các vùng protein đóng vai trò như "kìm hãm" hoặc "kích hoạt" tùy vào điều kiện pH. Một enzyme liên quan là metacaspase 4 cũng có vai trò tương tự.

Metacaspase 9 giữ vai trò trung tâm trong quá trình chết tế bào có kiểm soát, một cơ chế tự vệ tự nhiên của thực vật, giúp loại bỏ tế bào bị bị nhiễm tác nhân gây hại. Với các sinh vật sinh dưỡng (biotrophs), như nấm Phytophthora infestans gây thối khoai tây, enzyme này giúp ngăn mầm bệnh lây lan bằng cách tiêu diệt tế bào nhiễm bệnh. Ngược lại, với các sinh vật hoại sinh (necrotrophs), như nấm Sclerotinia sclerotiorum gây bệnh mốc trắng, enzyme này được lợi dụng để đẩy nhanh quá trình chết của tế bào. Vì vậy, tăng cường hoặc ức chế metacaspase 9, tùy theo tác nhân gây bệnh, có thể nâng cao khả năng kháng bệnh của cây trồng.

Tùy theo loại tác nhân gây bệnh, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các biến thể enzyme siêu hoạt động hoặc bị ức chế, mở ra hướng phát triển các công nghệ phòng trị bệnh cây trồng hiệu quả và thân thiện với môi trường. Giải pháp đã được nộp đơn xin bằng sáng chế tạm thời tại Mỹ.

Nguồn: sciencedaily.com