Phát hiện lớp thông tin thứ hai ẩn trong DNA

Không chỉ thông tin mã hóa trong các chữ cái, ngay cách xếp DNA trong tế bào cũng điều khiển các gene biểu hiện ở cơ thể người.

Các nhà vật lý lý thuyết đã khẳng định rằng không chỉ có thông tin mã hóa trong DNA định hình chúng ta là ai mà ngay cách DNA xếp gấp cũng điều khiển các gene biểu hiện trong cơ thể chúng ta.

Các nhà khoa học tin và biết điều này nhiều năm nay. Họ còn có thể tìm ra một số protein chịu trách nhiệm về các nếp gấp DNA. Nhưng phải đến bây giờ, nhóm các nhà vật lý mới có thể chứng minh thông tin ẩn này kiểm soát sự phát triển của chúng ta như thế nào thông qua mô phỏng.

Cách DNA gấp quan trọng ngang với bản thân các mã hóa di truyền trong DNA - (Ảnh: Shutterstock).

Để hiểu rõ về vấn đề này, chúng ta cần quay lại với kiến thức sinh học. Năm 1953, Watson và Crick khám phá ra mã DNA - quyết định chúng ta là ai, được tạo thành từ một chuỗi các chữ cái G, A, C và T. Trình tự của các chữ quyết định protein biểu hiện trong các tế bào của chúng ta. Vì vậy, nếu bạn có đôi mắt màu nâu, đó là bởi vì DNA của bạn có chứa một loạt các chữ cái mã hóa một protein làm nên sắc tố trong tròng mắt.

Tất cả các tế bào trong cơ thể đều do cùng mã DNA quy định nhưng mỗi cơ quan lại có chức năng khác nhau. Ví dụ tế bào dạ dày không cần tạo ra mắt nâu nhưng cần sản xuất enzym tiêu hóa. Câu hỏi đặt ra là vậy chúng hoạt động như thế nào?

Đến những năm 80, các nhà khoa học phát hiện ra rằng cách DNA được gấp lại bên trong các tế bào của chúng ta thực sự kiểm soát quá trình này. Yếu tố môi trường cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình, với những thứ kiểu như căng thẳng có thể "bật" hoặc "tắt" gene thông qua biểu sinh. Nhưng cơ chế gấp xếp của DNA là cơ chế kiểm soát ban đầu.

Đó là vì mỗi tế bào trong cơ thể của chúng ta chứa khoảng 2 mét DNA, vì vậy để vừa bên trong chúng ta, nó phải được gấp xếp chặt lại thành một bó được gọi là một nucleosome (đơn vị cấu trúc cơ bản của nhiễm sắc thể, có đường kính 100 Anstrong).

Cách DNA gấp điều khiển gene nào được "đọc" bởi phần còn lại của tế bào. Điều này giải thích tại sao các tế bào khác nhau có cùng DNA nhưng lại có chức năng khác nhau.

Cách xếp gấp DNA cũng có vai trò điều khiển protein và loại gene biểu hiện trong cơ thể người - (Ảnh: extremetech).

Hiện tại, nhóm nghiên cứu Đại học Leiden ở Hà Lan đã lần đầu tiên xác nhận được điều nói trên thông qua mô phỏng trên máy tính. Các nhà vật lý dẫn đầu bởi Helmut Schiessel đã làm điều này bằng cách mô phỏng các bộ gene rồi gán lớp thông tin DNA thứ hai vào. Từ đó, có thể thấy lớp thông tin ẩn ảnh hưởng như thế nào đến cách DNA gấp và loại protein nào được hiểu hiện. Đây là bằng chứng cho thấy cơ chế sắp DNA được ghi vào DNA của chúng ta và chúng quan trọng trong sự tiến hóa ngang với bản thân các mã hóa.

Cũng từ đây các nhà nghiên cứu chỉ ra có hơn một con đường để các đột biết DNA tác động đến chúng ta bằng cách thay đổi chữ cái trong DNA hoặc đơn giản là thay đổi cơ chế sắp xếp.

Vì vậy, trong tương lai, chúng ta có thể gấp lại DNA nhằm ẩn những gene không mong muốn.