Các nhà nghiên cứu tại Khoa Hóa học của Đại học Montréal đã phát minh ra đầu dò huỳnh quang cải tiến để phân tích sự tương tác giữa đường và protein, hai đại phân tử sinh học quan trọng đối với sự sống. Kết quả nghiên cứu của Giáo sư Samy Cecioni và các sinh viên của ông mới đây đã được công bố trên tạp chí nổi tiếng châu Âu Angewandte Chemie, mở ra cánh cửa cho một loạt ứng dụng.
Đường có ở khắp mọi nơi trong cuộc sống và trong hầu hết mọi thứ chúng ta ăn. Nhưng tầm quan trọng của những loại carbs đơn giản này còn vượt xa những món tráng miệng thơm ngon. Đường rất cần thiết cho hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể sống và có nhiều loại phân tử đường tự nhiên.
Cecioni cho biết: "Tất cả các tế bào tạo nên cơ thể đều được bao phủ bởi một lớp phân tử gốc đường gọi là đường. Do đó, đường nằm ở tuyến đầu của hầu hết các quá trình sinh lý, đóng vai trò cơ bản trong việc duy trì sức khỏe và ngăn ngừa bệnh tật".
Ông nói thêm: "Trong một thời gian dài, các nhà khoa học cho rằng các loại đường phức tạp trên bề mặt tế bào chỉ là vật trang trí. Nhưng giờ đây chúng ta biết rằng những loại đường này tương tác với nhiều loại tương tác phân tử khác, đặc biệt là với lectin, một họ protein lớn"
Giống như đường, lectin có mặt trong mọi sinh vật sống. Những protein này có khả năng nhận biết độc đáo để tạm thời gắn vào đường. Sự tương tác này xảy ra trong nhiều quá trình sinh học, chẳng hạn như trong phản ứng miễn dịch do nhiễm trùng gây ra.
Lectin gần đây đã thu hút rất nhiều sự chú ý. Đó là bởi các nhà khoa học đã phát hiện ra hiện tượng lectin “bám” vào đường đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của nhiều loại bệnh.
Segioni cho biết: "Càng nghiên cứu về sự tương tác giữa đường và lectin, chúng tôi càng nhận ra tầm quan trọng của chúng trong quá trình bệnh tật. Nghiên cứu cho thấy vi khuẩn xâm chiếm phổi, vi rút xâm chiếm tế bào của chúng ta và thậm chí cả tế bào ung thư đánh lừa hệ thống miễn dịch của chúng ta nghĩ rằng chúng là tế bào khỏe mạnh. Tất cả đều liên quan đến sự tương tác này. "
Khó phát hiện... Cho đến nay
Vẫn còn nhiều mảnh ghép còn thiếu trong câu đố về cách tương tác giữa đường và lectin diễn ra vì chúng khó nghiên cứu. Điều này là do những tương tác này mang tính tạm thời và yếu, khiến việc phát hiện trở thành một thách thức thực sự.
Hai sinh viên của Cecioni, sinh viên thạc sĩ Cécile Bousch và nghiên cứu sinh tiến sĩ Brandon Vreulz, đã nảy ra ý tưởng sử dụng ánh sáng để phát hiện những tương tác này. Ba nhà nghiên cứu bắt đầu tạo ra một đầu dò hóa học có thể "đóng băng" sự tiếp xúc giữa đường và lectin và làm cho nó có thể nhìn thấy được thông qua huỳnh quang.
Sự tương tác giữa đường và lectin có thể được mô tả bằng mối quan hệ "ổ khóa và chìa khóa", trong đó "chìa khóa" là đường và "ổ khóa" là lectin. Các nhà hóa học đã tạo ra các phân tử ngăn chặn sự tương tác “khóa và chìa khóa” này và giờ đây có thể xác định chính xác loại đường nào liên kết với lectin, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với sức khỏe con người.
Cecioni giải thích: "Ý tưởng là gắn thẻ các phân tử đường với một nhiễm sắc thể, một chất hóa học tạo ra màu sắc cho phân tử. Nhiễm sắc thể này thực chất là chất huỳnh quang, nghĩa là nếu đường được giữ lại liên kết hiệu quả với lectin thì nó sẽ phát huỳnh quang. Sau đó, các nhà khoa học có thể nghiên cứu cơ chế cơ bản của những tương tác này và các nhiễu có thể phát sinh."
Sessioni và các sinh viên của ông tin rằng kỹ thuật của họ có thể được sử dụng cho các loại phân tử khác. Chúng thậm chí còn có khả năng kiểm soát màu sắc của các đầu dò được dán nhãn huỳnh quang mới được tạo ra.
Bằng cách hình dung sự tương tác giữa các phân tử, khám phá này cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ mới có giá trị để nghiên cứu các tương tác sinh học, nhiều trong số đó rất quan trọng đối với sức khỏe con người.