4.3. Nghiên cứu virus khảm cây đậu đũa (cowpea mosaic virus hay CMPV) tương tác với protein vimentin ở các tế bào virus hay CMPV) tương tác với protein vimentin ở các tế bào mở ra khả năng dùng CMPV trong trị bệnh cho các động vật có vú.
• Mới đây, phó giáo sư Marianne Manchester và cộng sự đã khám phá ra một loại virus khảm cây đậu đũa (cowpea mosaic virus hay CMPV) có khả năng bám vào một loại protein đặc trưng ở các tế bào động vật có vú. Phát hiện này mở ra khả năng dùng CMPV trong trị bệnh.
• Manchester và nhóm của mình đã chứng minh CPMV tương tác với protein vimentin ở các tế bào (động vật) hữu nhũ. Các tác giả đã nảy ra ý tưởng dùng virus này để “mang” thuốc đến các khối u hoặc mô bệnh. Nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ Kris Koudelka cho biết cô phải thực hiện nhiều chuỗi thí nghệm đế thuyết phục chính bản thân mình và đồng nghiệp tin vào phát hiện mới. Vimentin là một phần của khung xương tế bào (cytoskeleton) vốn tạo nên hình dạng tế bào. Trong khi phần lớn vimentin nằm bên trong tế bào, một đoạn nhỏ của nó lồi ra trên bề mặt tế bào. Chính cấu trúc vimentin bề mặt này sẽ là đích đến của virus khảm đậu đũa.
• Tác nhân phân phối thuốc lý tưởng
Cấu trúc của CPMV, được khám phá bởi giáo sư John “Jack” Johnson tại Viện nghiên cứu Scripps, cho thấy virus là tác nhân phân phối thuốc lý tưởng. CPMV có 300 vùng khác biệt trên bề mặt để đính các phân tử thuốc. Ngoài ra, loại virus chỉ gây hại cho thực vật này chỉ có kích thước 30 nano-mét, cho phép nó di chuyển khắp nơi trong cơ thể.
Trên tạp chí khoa học Nature Medicine (2006), Manchester và cộng sự đã tiến hành đánh dấu huỳnh quang cho virus và tiêm chúng vào phôi gà và phôi chuột. Thí nghiệm nhằm tìm hiểu đích đến của virus trong cơ thể. Kết quả: virus làm mạch máu sáng lên (do huỳnh quang) bằng cách bám vào các tế bào nội mô bên trong thành mạch. Tuy nhiên, Manchester và nhóm nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa virus với tế bào. Câu hỏi đầu tiên được đặt ra là “virus bám vào loại protein nào của tế bào?”.
• Công việc khó khăn
•
Koudelka (đồng tác giả nghiên cứu) nhanh chóng phát hiện virus có ái lực với một protein nặng 54 kilodalton (kD) được tìm thấy ở tế bào nội mô và các loại tế bào khác. Tuy vậy, tìm ra được một protein đặc trưng trong số hàng trăm ngàn protein được sản xuất bởi nhiều loại tế bào là một công việc đầy gian nan. Mất hơn 2 năm để Koudelka tìm ra lời giải đáp. Một chuỗi các thí nghiệm phức tạp và khó khăn được tiến hành nhằm loại bỏ các protein không mong muốn và thu nhỏ khoảng tìm kiếm. Vì CPMV bám bên ngoài màng tế bào, Koudelka phân lập và thu nhận các protein màng. Sau đó, anh loại bỏ các protein có kích thước khác 54 kD. Sau nhiều bước loại suy, họ thu được 3 protein có tiềm năng nhất. 2 trong số này là phần vỏ capsid của virus, protein còn lại chính là protein mà CPMV gắn vào.
• Dùng phương pháp khối phổ, Koudelka và Sunia Trauger chứng minh đó chính là protein vimentin. Phó giáo sư đánh giá rất cao nỗ lực của Koudelka trong nghiên cứu: “Điều khó nhất là phải kiểm tra tất cả các khả năng có thể có. Phải là người lạc quan mới dám làm một dự án kiểu này, đặc biệt là một học viên sau đại học như Kris”.
• Ý nghĩa to lớn
Biết được vimentin là thụ thể của CPMV sẽ giúp các nhà nghiên cứu định hướng virus ngắm vào mục tiêu
chính xác hơn, bất kể chúng mang loại thuốc gì. Một ứng dụng khả thi là định hướng CPMV mang thuốc gắn vào các thụ thể ở các khối ung thư. Các nhà khoa học có thể làm tăng sự tương tác giữa virus với vimentin hoặc làm chuyển tương tác bằng cách phủ vimentin lên bề mặt virus để virus định hướng vào một thụ thể khác”. Một ứng dụng quan trọng khác là tìm ra cách ngăn ngừa các bệnh truyền nhiễm. Manchester cho biết nhóm của bà cũng phát hiện ra một số vi khuẩn và virus dựa vào vimentin để xâm nhập vào tế bào.
Kết luận
• Có nhiều phương pháp nghiên cứu tương tác protein như phương pháp sắc kí, phương pháp tạo liên kết chéo,
phương pháp tạo kết tủa miễn dịch, phương pháp sử dụng kỹ thuật di truyền… Trong đó, phương pháp kỹ thuật di
truyền với việc sử dụng hệ thống lai kép có độ chính xác và độ nhạy cao nhất, hiệu quả nhất.
• Sử dụng hệ thống lai kép để nghiên cứu tương tác protein trong một số trường hợp sau: