Bí ẩn enzyme nửa thế kỷ đã được giải quyết

Trang Phạm21:35 13/07/2020

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi giáo sư Luke Guddat từ Đại học Queensland, đã tiết lộ phát hiện ra cấu trúc ba chiều hoàn chỉnh của một loại enzyme bí ẩn.

Phát hiện này cung cấp bước đầu tiên trong quá trình sinh tổng hợp ba axit amin thiết yếu là leucine, valine và isoleucine.

Hình ảnh mô tả cấu trúc của loại enzyme mới được phát hiện ra.

“Đây là một tiến bộ khoa học lớn, đã được các nhà hóa học theo đuổi trên toàn cầu trong nửa thế kỷ qua. Thông tin này cung cấp những hiểu biết mới về một loại enzyme quan trọng có tên gacetohydroxyacid synthase, một mục tiêu cho hơn 50 loại thuốc diệt cỏ thương mại.

“Đó cũng là một mục tiêu tiềm năng cho các loại thuốc mới để điều trị các bệnh nhiễm trùng như bệnh lao và nhiễm trùng Candida xâm lấn”, giáo sư Luke Guddat cho biết.

Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như kính hiển vi điện tử đông lạnh và tinh thể học tia X, nhóm nghiên cứu đã giải mã thành công cấu trúc của các phiên bản thực vật và nấm của enzyme.

Video đang HOT

Giáo sư Guddat thông tin: “Chúng tôi đã xác định cách cấu trúc rất phức tạp này được lắp ráp, đó là hình dạng rất khác thường. Nó cũng có thể có ý nghĩa lớn đối với nông nghiệp toàn cầu. Với cái nhìn mới, chúng tôi sẽ có thể thay đổi thuốc diệt cỏ hiện có, khôi phục các tùy chọn cho ứng dụng diệt cỏ trong tương lai.”

Các nhà nghiên cứu cho biết enzyme này chỉ được tìm thấy ở thực vật và vi khuẩn chứ không phải ở người. Vì lý do này, thuốc diệt cỏ và thuốc mà nó nhắm đến có khả năng an toàn và không độc hại đối với tất cả các động vật có vú.

Một phát hiện đáng ngạc nhiên khác về nghiên cứu là vai trò của phân tử được gọi là ATP đóng vai trò điều hòa enzyme. Thông thường ATP đóng vai trò cung cấp năng lượng cho tất cả các tế bào sống. Tuy nhiên, ở đây nó hoạt động như một miếng keo để giữ cấu trúc lại với nhau.

“Chúng là những phát hiện hấp dẫn đối với chúng tôi và chúng tôi rất vui mừng khi có cơ hội mới cho thiết kế thuốc diệt cỏ thế hệ tiếp theo và các chất chống vi trùng”, giáo sư Guddat nhấn mạnh.

Vì sao cá có thể xuất hiện ở những vùng nước bị cô lập hoàn toàn?

Các nhà khoa học vẫn luôn đau đầu đi tìm câu trả lời về việc tại sao ở một số hồ, ao bị cô lập trong vùng đất khô cằn mà vẫn có... cá sinh sống.

Rõ ràng cá không có chân để có thể tự di chuyển được.

Một nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng hầu hết trứng cá thực sự không thể vượt qua được phía bên kia đường tiêu hóa của một con vịt, nhưng thực tế vẫn có những trường hợp hiếm hoi xảy ra với tỉ lệ siêu nhỏ đó là 0,2% trứng cá... vẫn còn sống để tiếp tục nở. Đây có thể chính là nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của cá ở những nơi không tưởng.

Loại hành trình này, các nhà khoa học gọi là endozoochory (phân tán qua ruột của động vật), là một chiến thuật vận chuyển phổ biến cho hạt giống cây trồng, nó cũng được biết đến ở một số côn trùng. Nhưng bằng chứng đầu tiên cho thấy cá cũng có khả năng này chỉ được tìm thấy mới đây, khi trứng của một loài cá có tên Killi vẫn sống sót để nở sau khi bị một con thiên nga ăn thịt.

Không chỉ thế trứng của các Killi còn cứng bất thường, có thể tồn tại trong đất khô trong nhiều tháng như một kiểu ngủ đông, cho đến khi mưa quay trở lại.

Các nhà khoa học cho rằng trứng cá được di chuyển đến những nơi hẻo lánh như vậy còn bằng cách bắt dính vào chân chim, mỏ và lông nhưng không có bằng chứng thực tế nào cho việc này.

Để kiểm tra ý tưởng này, nhà sinh vật học Ádám Lovas-Kiss từ Viện nghiên cứu Danube ở Hungary và các đồng nghiệp đã cho vịt cổ xanh (Anas platyrhynchos) ăn trứng của hai loại cá chép là cá chép thông thường và cá giếc Phổ.

Một trong số tám con chim được cho ăn khoảng 500 quả trứng. Trong số này, 18 quả trứng đã được thu hồi từ phân của vịt. Mười hai vẫn còn cơ hội sống sót nhưng chỉ có 3 nở thành công.

Mặc dù tỷ lệ tồn tại có vẻ khủng khiếp, nhưng khi bạn xem xét tất cả trứng cá có sẵn và tất cả các loài chim nước được biết đến để thưởng thức bữa tiệc trên trứng cá bổ dưỡng, đó là câu chuyện khác.

Một con cá chép thông thường có thể đẻ tới 1,5 triệu quả trứng trong một lần sinh sản và trong một số thời điểm nhất định trong năm, trứng cá có thể chiếm tới 100% hàm lượng dạ dày của một số loài chim nước.

"Sự sống sót như vậy không phải là một sự kiện kỳ dị. Nó xảy ra ở 75% số vịt thí nghiệm và ở cả hai loài cá được nghiên cứu", các nhà nghiên cứu cho biết.

Hầu hết những quả trứng cá chép chỉ mất một giờ để di chuyển từ đầu vào và đầu ra của một con vịt. Nhóm nghiên cứu đã tính toán trong khoảng thời gian này tương đương với một phạm vi phát tán khoảng 60 km cho trứng cá có thể phát tán. Một trong những quả trứng sẽ nở sau 4-6 giờ, tăng phạm vi đó đến tối đa là 360 km.

Điều này giải thích rất nhiều điều. Đơn cử như cá chép là loài xâm lấn khét tiếng. Cá chép thông thường đã thống trị nhiều tuyến đường thủy của Úc, chiếm hơn 80% sinh khối cá ở một số khu vực. Chúng gây ra thiệt hại cho hệ sinh thái mỏng manh bằng cách sửa đổi đường thủy thông qua thói quen ăn bùn, chúng lấy thức ăn có giá trị từ các loài bản địa và góp phần làm nở hoa tảo.

Khả năng phân tán của cá chép thông qua endozoochory, cùng với khả năng thích ứng của chúng qua nhiều loại môi trường, giúp giải thích thành công đáng kinh ngạc của chúng trong việc xâm chiếm vùng đất mới và là thông tin chính cho những người cố gắng quản lý cuộc xâm lược của chúng.

"Với sự phong phú, chế độ ăn uống và sự di chuyển của vịt trong tự nhiên, kết quả của chúng tôi có ý nghĩa lớn đối với động lực bảo tồn đa dạng sinh học và xâm lấn trong hệ sinh thái nước ngọt", Ádám Lovas-Kiss nhấn mạnh.

Phát hiện bức tường vũ trụ dài 1,4 tỷ năm ánh sáng Bản đồ vũ trụ 3D hé lộ một trong những cấu trúc lớn nhất từng được phát hiện là bức tường khổng lồ chứa hàng trăm nghìn thiên hà. Mô phỏng Bức tường Nam Cực. Ảnh: Live Science. Bức tường Nam Cực không được phát hiện trước đây do phần lớn cấu trúc nằm phía sau dải Ngân Hà, cách nửa tỷ năm...