Trong những năm học trung học, chúng ta thường được học về cấu trúc bên trong của tế bào, cũng như các bào quan như ribosome, ty thể hay lưới nội chất, và có lẽ cũng đã phải xác định chúng trong các bài kiểm tra giữa kỳ. Gần đây, một phát hiện bất ngờ có thể sẽ làm thay đổi nội dung trong sách giáo khoa của chúng ta.
Hemifusome là một bào quan mới mà các học sinh trung học sẽ phải ghi nhớ, dù có thể thấy điều này không thú vị lắm. Nhà sinh học lý thuyết Seham Ebrahim từ Đại học Virginia và nhóm nghiên cứu của cô đã phát hiện ra hemifusome khi quan sát các tế bào động vật có vú. Những bào quan này trước đây đã không được phát hiện do kích thước của chúng nhỏ hơn cả ty thể và có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với tiếng ồn nền. Những viên nang nano này, có hình dạng giống như có mũi, khiến mình liên tưởng đến BB-8 hay các nhân vật trong Muppets. Tuy nhiên, điều quan trọng hơn là chức năng của chúng trong việc tổ chức, dọn dẹp và tái chế protein, có thể mở ra những phương pháp điều trị mới cho các bệnh di truyền và thần kinh.
Hemifusome bao gồm hai bọng, là những túi màng chứa đầy dịch và được hình thành thông qua quá trình hemifusion. Điều này có nghĩa là bọng nhỏ hơn được gắn liền vào bọng lớn hơn như một nửa hình cầu, gần như thiếu đi phần còn lại. Điều này xảy ra khi các lớp màng bên ngoài của hai bọng hợp nhất trước, trong khi các lớp màng bên trong vẫn mở cho đến khi một kết nối mỏng giữa chúng tạo ra một bọng mới. Các bọng gắn liền có thể được tìm thấy ở bên ngoài hay bên trong bào quan, mặc dù nguồn gốc chính xác của chúng vẫn chưa được xác định, nhưng hemifusome được cho là có vai trò trong việc hình thành các bọng mới để vận chuyển vật liệu trong tế bào. Đây có thể là cách mà chúng xử lý "rác" tế bào.
Ebrahim đã sử dụng công nghệ tomografi điện tử cryo, hay cryo-ET, để quan sát và chụp ảnh hemifusome. Các tế bào được giữ ở nhiệt độ cryogenic và được chụp ảnh ở hai chiều bằng kính hiển vi điện tử. Các camera siêu nhanh đã chụp nhiều bức ảnh của các tế bào và bào quan đang bị đông đá. Từ những bức ảnh này, các hình ảnh đơn lẻ đã được tạo ra bằng cách sử dụng các thuật toán, nâng cấp các hình 2D thành 3D.
Cô cho biết, "Quan sát của chúng tôi về hemifusome trong bốn dòng tế bào khác nhau xuất phát từ nhiều loài và mô khác nhau, được đông đá gần với trạng thái tự nhiên của chúng, cho thấy rằng chúng có thể là các thành phần phổ biến của viền tế bào trong nhiều loại tế bào và mô." Nghiên cứu này đã được công bố gần đây trên tạp chí Nature Communications.
Một điều khác mà nhóm nghiên cứu muốn khám phá là mối quan hệ giữa hemifusome và endosome, những bọng vận chuyển vật liệu từ môi trường bên ngoài vào tế bào thông qua quá trình nội bào hóa. Màng plasma của tế bào sẽ gập vào trong để bao quanh vật chất, chẳng hạn như các phân tử thực phẩm, trong dịch xung quanh. Những phân tử này sau đó được tế bào tiếp nhận, và màng plasma sẽ siết lại tạo ra một endosome mang chúng vào tế bào chất. Endosome cũng có thể được hình thành thông qua sự hợp nhất của các bọng đã tồn tại trong tế bào. Ebrahim đã theo dõi hoạt động của endosome và hemifusome, nhưng chúng dường như không hoạt động cùng nhau.
Điều làm hemifusome trở nên quan trọng là khả năng thu thập và tái chế các protein lỗi thời. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tích tụ của các mảng protein trong não có thể gây ra và làm trầm trọng thêm các bệnh thần kinh như chứng mất trí nhớ và Alzheimer. Việc hiểu rõ hơn về cách hoạt động của những bào quan này có thể dẫn đến việc phát triển các phương pháp điều trị liên quan.
Ebrahim cho biết: "Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc xác định xem hemifusome và các hemifusome hợp thành có hiện diện ở các khu vực tế bào khác hay không, và làm rõ các cơ chế phân tử liên quan đến sự hình thành, ổn định và chức năng của chúng, cũng như các tác động rộng hơn của chúng đối với sinh lý tế bào và bệnh lý học."
Elizabeth Rayne là một nhà văn có nhiều tác phẩm đã xuất hiện trên các nền tảng như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô hiện sống gần New York City cùng với chú vẹt Lestat. Khi không viết lách, cô thường tìm niềm vui trong việc vẽ tranh, chơi piano hoặc chuyển đổi hình dạng.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a65284366/new-cell-organelle/
Hemifusome là một bào quan mới mà các học sinh trung học sẽ phải ghi nhớ, dù có thể thấy điều này không thú vị lắm. Nhà sinh học lý thuyết Seham Ebrahim từ Đại học Virginia và nhóm nghiên cứu của cô đã phát hiện ra hemifusome khi quan sát các tế bào động vật có vú. Những bào quan này trước đây đã không được phát hiện do kích thước của chúng nhỏ hơn cả ty thể và có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với tiếng ồn nền. Những viên nang nano này, có hình dạng giống như có mũi, khiến mình liên tưởng đến BB-8 hay các nhân vật trong Muppets. Tuy nhiên, điều quan trọng hơn là chức năng của chúng trong việc tổ chức, dọn dẹp và tái chế protein, có thể mở ra những phương pháp điều trị mới cho các bệnh di truyền và thần kinh.
Hemifusome bao gồm hai bọng, là những túi màng chứa đầy dịch và được hình thành thông qua quá trình hemifusion. Điều này có nghĩa là bọng nhỏ hơn được gắn liền vào bọng lớn hơn như một nửa hình cầu, gần như thiếu đi phần còn lại. Điều này xảy ra khi các lớp màng bên ngoài của hai bọng hợp nhất trước, trong khi các lớp màng bên trong vẫn mở cho đến khi một kết nối mỏng giữa chúng tạo ra một bọng mới. Các bọng gắn liền có thể được tìm thấy ở bên ngoài hay bên trong bào quan, mặc dù nguồn gốc chính xác của chúng vẫn chưa được xác định, nhưng hemifusome được cho là có vai trò trong việc hình thành các bọng mới để vận chuyển vật liệu trong tế bào. Đây có thể là cách mà chúng xử lý "rác" tế bào.
Ebrahim đã sử dụng công nghệ tomografi điện tử cryo, hay cryo-ET, để quan sát và chụp ảnh hemifusome. Các tế bào được giữ ở nhiệt độ cryogenic và được chụp ảnh ở hai chiều bằng kính hiển vi điện tử. Các camera siêu nhanh đã chụp nhiều bức ảnh của các tế bào và bào quan đang bị đông đá. Từ những bức ảnh này, các hình ảnh đơn lẻ đã được tạo ra bằng cách sử dụng các thuật toán, nâng cấp các hình 2D thành 3D.
Cô cho biết, "Quan sát của chúng tôi về hemifusome trong bốn dòng tế bào khác nhau xuất phát từ nhiều loài và mô khác nhau, được đông đá gần với trạng thái tự nhiên của chúng, cho thấy rằng chúng có thể là các thành phần phổ biến của viền tế bào trong nhiều loại tế bào và mô." Nghiên cứu này đã được công bố gần đây trên tạp chí Nature Communications.
Một điều khác mà nhóm nghiên cứu muốn khám phá là mối quan hệ giữa hemifusome và endosome, những bọng vận chuyển vật liệu từ môi trường bên ngoài vào tế bào thông qua quá trình nội bào hóa. Màng plasma của tế bào sẽ gập vào trong để bao quanh vật chất, chẳng hạn như các phân tử thực phẩm, trong dịch xung quanh. Những phân tử này sau đó được tế bào tiếp nhận, và màng plasma sẽ siết lại tạo ra một endosome mang chúng vào tế bào chất. Endosome cũng có thể được hình thành thông qua sự hợp nhất của các bọng đã tồn tại trong tế bào. Ebrahim đã theo dõi hoạt động của endosome và hemifusome, nhưng chúng dường như không hoạt động cùng nhau.
Điều làm hemifusome trở nên quan trọng là khả năng thu thập và tái chế các protein lỗi thời. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tích tụ của các mảng protein trong não có thể gây ra và làm trầm trọng thêm các bệnh thần kinh như chứng mất trí nhớ và Alzheimer. Việc hiểu rõ hơn về cách hoạt động của những bào quan này có thể dẫn đến việc phát triển các phương pháp điều trị liên quan.
Ebrahim cho biết: "Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc xác định xem hemifusome và các hemifusome hợp thành có hiện diện ở các khu vực tế bào khác hay không, và làm rõ các cơ chế phân tử liên quan đến sự hình thành, ổn định và chức năng của chúng, cũng như các tác động rộng hơn của chúng đối với sinh lý tế bào và bệnh lý học."
Elizabeth Rayne là một nhà văn có nhiều tác phẩm đã xuất hiện trên các nền tảng như Popular Mechanics, Ars Technica, SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Den of Geek, Forbidden Futures và Collective Tales. Cô hiện sống gần New York City cùng với chú vẹt Lestat. Khi không viết lách, cô thường tìm niềm vui trong việc vẽ tranh, chơi piano hoặc chuyển đổi hình dạng.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a65284366/new-cell-organelle/
