Một bí ẩn lâu nay trong ngành sinh học tế bào có lẽ sẽ sớm có lời giải nhờ những phép đo thực hiện tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mĩ (NIST) và Viện Laue-Langevin (ILL) ở Pháp, nơi các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát thấy sự biến thiên bề dày của một mô hình màng tế bào. Kết quả xác nhận những thăng giáng đã được dự đoán từ lâu nay xảy ra trong màng tế bào và có thể giúp các nhà sinh học tìm hiểu nhiều chức năng tế bào cơ bản, trong đó có sự hình thành lỗ thông tế bào.
Trong số nhiều loại biến thiên hình dạng mà màng tế bào trải qua, các thăng giáng bề dày (góc dưới bên phải) là khó quan sát nhất. Ảnh: Nagao/NIST
Mỗi tế bào trong cơ thể bạn được bao quanh bởi một màng tế bào, một thành mỏng, dẻo gồm những phân tử béo có chức năng giữ vững tính nguyên vẹn của nhân bào và phần còn lại của bên trong tế bào. Các tế bào cần một cách hấp thu chất dinh dưỡng và giải phóng chất thải qua màng tế bào, và quá trình này thường nhờ vào những protein đặc biệt cư trú trong màng tế bào. Những protein này tạo thành những cái lỗ có thể mở ra và đóng lại, tác dụng như những cái cổng cho phần bên trong.
Trước khi những protein này định cư trong màng tế bào, chất trôi nổi tự do trong sinh chất của tế bào. Nhưng làm thế nào màng tế bào – nói cho cùng nhiệm vụ của nó là tạo thành một rào chắn không thể xuyên qua – cho phép những protein này thâm nhập qua nó lúc đầu tiên thì vẫn là một bí ẩn lớn, mặc dù một manh mối có thể nằm ở bản chất động lực học của nó.
“Màng tế bào không phải là một rào chắn tĩnh. Nó luôn luôn chuyển động, bề dày của nó thăng giáng và các sóng lượn qua nó,” phát biểu của Michihiro Nagao thuộc Trung tâm Nghiên cứu Neutron NIST (NCNR). “Một số lí thuyết cho biết nếu một protein ở gần giữa màng tế bào khi nó đang chuyển động theo một kiểu thích hợp, thì bằng cách nào đó chuyển động này cho phép protein thực thi nhiệm vụ của nó.”
Đội nghiên cứu đã xây dựng một tập hợp gồm những màng tế bào nhân tạo và đã phân tích chuyển động của nó bằng một máy tiếng vọng spin, một dụng cụ rất chuyên môn trên thế giới chỉ có vài ba cái. Sau một nỗ lực đo dài kì, cuối cùng đội khoa học tìm thấy khi ấm lên cỡ bằng nhiệt độ cơ thể, bề dày màng tế bào thăng giáng lên tới 8% trong mỗi chừng khoảng 100 nano giây, hay chậm hơn 30 lần so với những màng phi sinh học mang ra so sánh.
“Một số lí thuyết cho biết một dạng chuyển động nào đó như thế này phải xảy ra để cho lỗ thông tế bào hình thành, nên thật là hào hứng khi thật sự trông thấy chúng,” phát biểu của Paul Butler ở NCNR.
Cần có thời gian để tìm hiểu trọn vẹn nguyên nhân gây ra các thăng giáng, tại sao chúng diễn ra chậm như vậy, và làm thế nào chúng cho phép protein cắm vào, nhưng Butler cho biết việc biết được tốc độ và cỡ của các thăng giáng sẽ hữu ích trong việc thiết kế những liệu pháp điều khiển sự hoạt động trong tính thấm màng tế bào, kể cả việc tạo ra những cái lỗ không mong muốn dẫn tới cái chết của tế bào.
Tham khảo: DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.058102
123physics (thuvienvatly.com)
Nguồn: NIST
