Việc phát hiện ra insulin đã cứu sống hàng triệu người mắc bệnh tiểu đường trên toàn thế giới, nhưng người ta biết rất ít về bước đầu tiên của quá trình tổng hợp insulin.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã vén màn một phần bí ẩn này. Kiểm tra các RNA thông tin liên quan đến việc sản xuất insulin ở ruồi giấm, họ phát hiện ra rằng một thẻ hóa học trên mRNA là rất quan trọng để chuyển mRNA insulin thành insulin protein. Sự thay đổi của thẻ hóa học này có thể ảnh hưởng đến lượng insulin được sản xuất.
Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu Daniel Wilinski và Monica Dus, được công bố trên tạp chí Nature Structural and Molecular Biology.
Một sinh vật mang DNA -- gen của nó -- trong mỗi tế bào của cơ thể nó. Gen là các khối thông tin được phiên mã thành protein thông qua một phân tử khác gọi là RNA thông tin. Các mARN này là bản sao của DNA -- để nguyên DNA ban đầu -- vận chuyển thông tin protein này vào tế bào chất của tế bào, nơi protein được tổng hợp. Các mARN được trang trí bằng các phân tử nhỏ gọi là "thẻ". Các thẻ này có thể sửa đổi cách thức hoạt động của RNA và cách thức sản xuất protein.
Wilinski, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Dus thuộc Khoa Sinh học Phân tử, Tế bào và Phát triển của UM, cho biết: “Tôi thích coi RNA như một cây thông Noel. "Cây Giáng sinh rất đẹp ở nơi hoang dã, nhưng khi bạn mang chúng vào trong nhà và trang trí lên chúng, đồ trang trí đó sẽ khiến bạn cảm thấy như cây là một phần của mùa. Điều tương tự với RNA. Những đồ trang trí này trên RNA thực sự nâng cao cách thức điều hòa RNA."
Nghiên cứu sản xuất insulin ở người hoặc động vật có vú là rất khó. Ở người, tuyến tụy nằm phía sau gan. Nó không tái tạo tốt và không thể lấy mẫu trong các đối tượng sống. Nhưng ở ruồi, các tế bào insulin của chúng thực sự nằm trong não của chúng, hoạt động giống như tế bào thần kinh và các nhà nghiên cứu có thể tiếp cận bằng vật lý. Ở ruồi giấm, các nhà nghiên cứu đã xem xét một thẻ gọi là quá trình methyl hóa RNA N-6 adenosine, hay m6A.
Để nghiên cứu thẻ m6A, trước tiên, các nhà nghiên cứu đã xác định các RNA có thẻ. Sau đó, họ dán nhãn các tế bào insulin bằng một phân tử huỳnh quang và sử dụng kính hiển vi đồng tiêu để hình dung lượng insulin được sản xuất bởi tế bào insulin. Họ đã làm điều này trong hai điều kiện: đầu tiên, họ loại bỏ enzyme m6A, chịu trách nhiệm trang trí mRNA bằng các thẻ m6A, trong các tế bào insulin. Thứ hai, họ loại bỏ các thẻ m6A bằng cách sử dụng CRISPR, một công nghệ được sử dụng để chỉnh sửa DNA, để biến đổi As đã sửa đổi.
(adv)
Trong cả hai trường hợp, khả năng sản xuất insulin của ruồi giảm đi đáng kể.
Dus, phó giáo sư về sinh học phân tử, tế bào và phát triển cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng bản sao DNA của insulin này, mRNA này, có một thẻ cụ thể mà khi có nó, rất nhiều hormone insulin được tạo ra”. "Nhưng không có tín hiệu, ruồi có ít insulin hơn nhiều và phát triển các dấu hiệu của bệnh tiểu đường."
Thẻ hóa chất này được bảo tồn -- hoặc không thay đổi -- ở cá, chuột và người.
"Vì vậy, có vẻ như việc sản xuất insulin cũng được điều chỉnh thông qua loại cơ chế này ở người," Wilinski nói. "Có một dịch bệnh béo phì và tiểu đường không chỉ ở Hoa Kỳ mà còn trên toàn thế giới. Phát hiện của chúng tôi là một bằng chứng nữa về cách thức căn bệnh này xảy ra."
Dus cho biết khám phá này đã củng cố sự hiểu biết về sinh học của insulin và sinh lý học của các bệnh về cân bằng nội môi năng lượng. Mức độ thấp của thẻ hóa học đã được quan sát thấy ở những người mắc bệnh tiểu đường Loại 2. Cô ấy nói, việc khôi phục mức độ của các thẻ này cũng có thể giúp chống lại bệnh tiểu đường và bệnh chuyển hóa.
Dus nói: “Chúng ta đã biết về insulin như một phương pháp điều trị trong hàng trăm năm. Chúng ta đã khám phá ra rất nhiều điều về cách thức tạo ra insulin. "Nhưng chúng ta biết rất ít về sinh học phân tử cơ bản của insulin và cách nó được điều chỉnh. Đó là lý do tại sao tôi nghĩ công việc này rất quan trọng -- nó tập trung lại vào insulin, gen và tất cả những điều chúng ta vẫn phải khám phá về nó."
Theo Science
