Một loại peptide (chuỗi acid amin) có trong nọc độc của bọ cạp có thể giúp con người nhận biết, kiểm soát xơ nang và một số loại bệnh về kích thích bài tiết khác.
GATx1 là tên của loại peptide được phát hiện trong nọc độc bọ cạp, có khả năng kiểm soát họat động của ion và quá trình tách nước khỏi tế bào thông qua sự tương tác với ống clorua hình chữ thập.
“Độc tố từ bọ cạp, rắn, sên và nhện làm tên liệt con mồi bằng cách khóa kênh thần kinh hoặc ion vận động, làm con mồi không thể bỏ chạy được,” Nael A. McCarty – Giáo sư sinh học thuộc Viện công nghệ Georgia giải thích. “Những chất độc này lại rất có lợi trong nghiên cứu các kênh kali, can-xi và natri mà chúng tương tác. Tuy nhiên, GaTx1 là loại peptide đầu tiên có liên kết chặt chẽ và khả năng ức chế ống clorua.”
Bệnh xơ nang
Ống clorua là nhân tố bài tiết chủ yếu của các biểu mô, điều khiển cung cấp nước ở hệ hô hấp và tiêu hóa, tuyến mồ hôi và hệ sinh dục. Nhưng ít ai biết đến cấu trúc và cơ chế hoạt động của nó. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ống clorua cho phép hàng triệu ion clorua di chuyển qua và thoát khỏi tế bào biểu mô. Hoạt động này tạo ra quá trình thấm lọc để cho phép nước mô chảy được.
Trong số hơn 70.000 người trên thế giới bị ảnh hưởng bởi chứng xơ nang, sự thiếu nước duy trì tính “thống suốt” giữa các tế bào hô hấp đã tạo ra lớp nhầy nhớp nháp và dầy một cách dị thường, gây ra sự cô lập và làm tắc quá trình hoạt động của các tuyến. Điều này khiến tế bào biểu mô mất khả năng thải clorua và làm sạch chất nhày tích tụ trên bề mặt tế bào. Sự tích tụ chất nhày không những bịt kín phổi mà còn tạo ra môi trường thuận lợi cho nhiễm khuẩn ở màng nhày khắp cơ thể. Và nguyên nhân chính nằm ở ống clorua, một protein có tên CFTR (protein chỉnh dẫn dòng chảy của màng nhầy xơ nang).
Ở mỗi người bị xơ nang, protein CFTR bị biến đổi, thường là khi một hay vài acid amin mất đi, và hậu quả là sự nhầm lẫn khi phân tách. Hầu hết các trường hợp đột biến CFTR đều gây ra chứng xơ nang, và vị trí của acid amin bị xóa bỏ được thay thế bằng các protein đi kèm. Những protein này tác động trực tiếp đến tế bào bằng cách liên kết với các protein đã bị phân tách và loại chúng ra khỏi tế bào. Chính sự “mất mát” CFTR đã ngăn trở chất lỏng lưu thông trong tế bào, vì thế thay đổi tình trạng của bộ phận hô hấp.
Ở một vài loại bệnh khác, ống CFTR hoạt động quá mạnh mẽ cũng có thể gây ra nhiều vấn đề. Đó có thể là bệnh tiêu – làm chết hàng nghìn người trên thế giới mỗi năm; hay viêm đường ruột cấp tính; và một số loại bệnh phổ biến ở trẻ em khác.
Chuỗi GaTx1
Các nhà khoa học thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học Hungary, trường ĐH Emory, và ĐH Calgary đã sử dụng “phép ghi sắc luân chuyển hiệu suất cao các giai đoạn đảo ngược” (HPLC) để lấy được loại peptide GaTx1 từ hỗn hợp độc tố của một loài bọ cạp cực độc tại Israel.
Giáo sư Julia Kubanek cho biết, họ chọn phương pháp này vì mỗi chuỗi acid amin đều khác nhau không đáng kể về tính tan cũng như đặc tính không ưa nước, do đó sẽ giúp họ phân tách ra từng loại.
Matthew Fuller – cựu sinh viên Đại học Emory và Christopher Thompson – Viện công nghệ Georgia đã tiến hành thu thập nhiều loại peptide khác nhau bằng hệ thống HPLC, sau đó đưa vào ống clorua để tìm ra loại peptide có tác động nhiều nhất đến độc tố của bọ cạp. Họ đã phát hiện ra loại peptide kì lạ này có ràng buộc chặt chẽ với tế bào chất của protein CFTR. Chuỗi acid amin mới này có khối lượng 3,7 kilodalton (khối lượng nguyên tử) và được đặt tên là GaTx1.
Các nhà khoa học dự định sẽ sử dụng GaTx1 như một “thiết bị thăm dò” phân tử để tìm hiểu cấu trúc và tuần hoàn của ống clorua. Đồng thời, chuỗi acid amin này cũng sẽ được nghiên cứu để ứng dụng vào quá trình điều trị một số loại bệnh về bài tiết. Đối với những người bị bệnh tiêu chảy, GaTx1 có thể sẽ giúp kiềm chế sự mất nước và tránh tử vong.
Với những người mắc chứng xơ nang, GaTx1 là giải pháp để kích thích quá trình tạo ra nước bằng cách liên kết những protein đi kèm trong ống clorua. Như vậy, protein CFTR sẽ không bị loại bỏ, cho phép ion và nước lưu thông dễ dàng từ tế bào đến tuyến mô của cơ quan hô hấp.
Mặc dù chỉ hạn chế được 50% quá trình phân tách các kênh, nhưng dù sao đi nữa, ứng dụng từ GaTx1 cũng vô cùng hữu ích so với việc để protein CFTR bị “trục xuất” hết khỏi tế bào và gây những hậu quả nghiêm trọng cho người bệnh.
(Theo Việt Nguyễn - Báo Sức Khoẻ Gia Đình)
