Xâm nhập vào tế bào, virus chiếm luôn các nguồn dự trữ của tế bào và sai khiến các cơ chế di truyền của tế bào phục vụ nhu cầu của nó. Công trình nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature mới đây đã phản ảnh cơ chế mới mà nhờ đó virus А H3N2 xâm nhập vào sự điều tiết ngoại di truyền. Cơ chế điều tiết ngoại di truyền là các cơ chế không gắn với sự thay đổi chuỗi trình tự của các nucleotide (axit nucleic) DNA nhưng tác động tới hoạt động của các gen. Vấn đề này đang trở thành chủ đề nóng trong các công trình nghiên cứu gần đây.
Chuỗi DNA của con người rất dài. Trong một tế bào bình thường chuỗi DNA dài 3 mét được chia thành 46 nhiễm sắc thể, tức là mỗi nhiễm sắc thể trung bình chứa một đoạn DNA. Để sợi chỉ dài này không bị rối thì tồn tại một cơ chế cuốn chặt nó lại mà đến nay các nhà khoa học chưa tìm hiểu kỹ. Các histone – protein của nhân tế bào, đóng vai trò chủ chốt trong việc đóng gói chuỗi DNA. Các histone cũng tham gia vào việc điều tiết hoạt động của các gen – phiên mã (tổng hợp mRNA), tổng hợp DNA trong quá trình nhân các tế bào, loại bỏ những khuyết tật của DNA. Bốn histone chủ chốt (H2A, H2B, H3, H4) tạo thành cấu trúc có thể ví với cuộn chỉ để cuộn chuỗi DNA. Nếu DNA bị cuộn quá chặt thì các gen được mã hóa trong đó “câm tiếng” bởi các biểu hiện cần thiết của các enzyme không đến được với chúng. Bởi vậy, để kích hoạt các gen thì việc cuộn DNA phải lỏng một chút. Phần chính của phân tử histone được cuộn trong một cấu trúc nhỏ gọn, từ đó thò ra một đầu phi cấu trúc của chuỗi protein. Việc chỉnh sửa các dấu vết amino axit của đầu chuỗi protein, trong đó có việc methyl hóa (kết hợp nhóm methyl – CH3), ảnh hưởng đến sự tác động qua lại của các histone với DNA. Điều này có thể dẫn tới việc hé mở một đoạn DNA đã được cuốn chặt và trơ lì, kích hoạt các gen.
Trong hệ gen của virus cúm có protein NS1 đã được mã hóa và không nằm trong thành phần của phần tử virus. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng NS1 nằm trong nhân của tế bào bị nhiễm bệnh và ngăn chặn phản ứng của tế báo đối với virus bằng cách phong tỏa sản phẩm của các interferon, phá hoại sự hình thành của mRNA và không cho nó thoát ra khỏi hạt nhân. Việc phân tích chuỗi trình tự của các amino axit do các tác giả của công trình nghiên cứu tiến hành, đã phát hiện ở đầu cuối NS1 của virus cúm А H3N2 chuỗi trình tự rất giống với đầu cuối của phân tử histone H3. Các cuộc thử nghiệm chứng minh rằng sự giống nhau này gây ra những hậu quả chức năng: dấu vết amino axit của lysine 29 ở đầu cuối NS1 tương thích với substrate của các enzyme liên kết nhóm methyl với lysine ở đầu cuối histone H3 cả trong ống nghiệm lẫn trong tế bào bị nhiễm virus. Nếu các nhà khoa học tạo sự đột biến trong gen NS1 – thay lysine này bằng arginine thì sự methyl hóa không diễn ra. Như vậy là NS1 cạnh tranh với histone H3 về cơ hội methyl hóa và cản trở việc đánh thức các gen có liên quan tới việc “mở khóa” DNA được methyl hóa.
Trong công trình nghiên cứu lần đầu tiên các nhà khoa học chứng minh rằng histone H3 liên kết với tổ hợp enzyme hPAF1C của tế bào có khả năng thúc đẩy hoạt động của RNA- polymerase có chức năng phiên mã – tổng hợp mRNA. Hóa ra cả ở đây NS1 cũng cạnh tranh với histone. Và điều này cũng gây ra những hậu quả chức năng.
Việc liên kết hPAF1C với NS1 khi các tế bào nhiễm virus H3N2 đã cản trở việc phiên mã (tổng hợp mRNA) một loạt các gen chống virus. Trong khi đó việc phiên mã các gen không liên quan tới phản ứng tự vệ thì không thay đổi. Còn nếu các tế bào bị nhiễm loại virus có protein NS1 bị đột biến, mất khả năng liên kết với hPAF1C thì việc đánh thức các gen chống virus diễn ra bình thường.
Như vậy là virus cúm А H3N2 đè bẹp phản ứng miễn dịch của tế bào nhiễm bệnh bằng cách sử dụng cơ chế ngoại di truyển mà trước đây chúng ta chưa biết đến. Điều này một lần nữa cho thấy các virus rất sáng tạo trong việc vượt qua các rào cản tự vệ của cơ thể. Một số câu hỏi đặt ra: Cơ chế ngoại di truyền này độc đáo đến mức nào? Làm sao nó có thể tác động tới việc nhiễm virus cúm, tới tình trạng của bệnh? А H3N2 không phải là loại virus hiếu chiến nhất. Có thể trong quá trình tiến hóa chỉ mới đây thôi nó đã tạo ra được cơ chế ngoại di truyền. NS1 của các loại virus khác mà chúng ta đã biết cũng có đầu cuối phi cấu trúc của chuỗi phân tử protein nhưng trong đó không có trình tự giống như histone. Không thể tiên đoán là chuỗi trình tự này sẽ xuất hiện hay không trong NS1 của chủng virus gà H2N1 từng khiến loài người khiếp sợ. Chắc chắn các virus đã tạo ra các cơ chế khác mà chúng ta chưa biết được để tấn công tế bào. Từ góc độ y tế thực hành, những kết quả trên đây có thể được vận dụng để chế ra các loại thuốc trị cúm mới.
Trần Quang Vinh (theo Nature)