Trang chủĐăng ngày 25-08-2014 trong chuyên mục Tin thế giới
Cho dù cấu trúc 3D của các phức protein giữa cây chủ và virus đã cung cấp cho chúng ta những hiểu biết vô cùng to lớn về các xung đột ở mức độ phân tử giữa chúng, nhưng thật ra chỉ có một cấu trúc đơn biểu trưng cho một snapshot (kiểu cấu trúc bất chợt nào đó) có tính chất tiến hóa. Tác giả đã giới thiệu những chi tiết cở mức độ nguyên tử của cái gọi là “step-by-step arms race” (nòi virus xếp theo cây phân nhánh từng bước một) giữa protein có tính chất tự tái bản của virus gây bệnh khảm và protein có tính chất ức chế của cây chủ Tm-1, trong đó, sự phát hiện của cây chủ đối với một phân tử virus (viral molecule), đối với sự xâm nhiễm có tính chất tương hợp của virus (viral adaptive evasion), sự phản ứng chống lại có tính chất tương hợp của cây chủ, và phản ứng chống lại của virus đã được miêu tả khá kỹ thông qua việc xác định những cấu trúc vô cùng phức tạp ấy của những biến thể Tm-1 (Tm-1 variants) và protein của virus. Người ta còn thông qua các phân tích sinh hóa và phương pháp mô phỏng động thái ở mức độ phân tử của các tương tác giữa những protein như vậy.
(11).png "Tuần tin khoa học 394 (25 - 31/08/2014)")
Hình 1. Cấu trúc của domain N-terminal inhibitory “Tm-1”.
A) Tổ chức của domain Tm-1 với các domains NN và NC có màu xanh dương. Domuain C-terminal có màu xanh lục. Các vị trí của gốc (residue positions) mà vị trí này xác định ranh giới của domain cũng được ghi nhận. đường màu đỏ biểu thị sequence có kết quả chọn lọc tích cực.
(B) Cấu trúc 3D của Tm-1(431) biểu thị “ribbon diagram”. Phân biệt giữa hai chuỗi polypeptide của Tm-1 homodimer căn cứ trên màu xanh dương, và màu lục lam (cyan). Các gốc T79–D112, với kết quả chọn lọc tích cực, có màu đỏ. Các sequences không có mật độ electron mang tính chất giải thích được (interpretable) (S39–K45, L80–A89, và S202–G210) được biểu thị bằng đường chấm chấm. Tất cả cấu trúc trong hình này được tạo ra bằng PyMol (32).
(C) Hình học tô pô (topology) của Tm-1(431): α-Helices biểu thị bằng hình trụ có màu đỏ tươi (magenta) và β-sheets là mũi tên có màu lục lam (cyan). Diagram này được vẽ bằng TopDraw (33).
(D) Hoạt động ức chế của Tm-1(431), Tm-1(201), và thể đột biến của chúng I91T trên sự tự tái bản ToMV RNA in vitro. Phân tử RNAs của WT ToMV, LT1, và các chủng nòi (strains) LT1 (E979K) được giải mã và tự tái bản in vitro khi biểu hiện các dẫn xuất Tm-1. Sự trộn vào của [α-32 P] CTP trong phân tử RNA (G) tổng hợp và dạng tái tổ hợp RNA (RF) được biểu hiện qua kết quả điện di.
Gen kháng virus gây bệnh khảm cà chua Tm-1 (tomato mosaic virus: viết tắt là ToMV) mã hóa một protein biểu thị không đồng dạng về trình tự DNA của nó để khẳng định những protein có chức năng khác nhau. Tm-1 binds ToMV replication proteins (những protein tự tái bản Tm-1 gắn với ToMV) tạo ra sự kiện ức chế sự hình thành phức protein có tính chất tự tái bản. Những thể đột biến của ToMV đã khắc phục được tính kháng này, chúng có sự thay thế các amino acidtrong domain của enzyme “helicase” của protein tự tái bản (ToMV-Hel). Một vùng rất nhỏ nơi gen Tm-1 định vị trong genome của loài cà chua hoang dại Solanum habrochaites đã biệu hiện được kết quả chọn lọc tích cực (positive selection) trong quá trình phản kháng của nó (antagonistic) đồng tiến hóa với ToMV. Các tác giả đã ghi nhận những cấu trúc có dạng tinh thể (crystal) đối với các domains có tính chất ức chế ở đầu N đối với Tm-1 và một thể đột biến Tm-1 tự nhiên, cóI91 được thay vào bởi T. Điều ấy tạo ra một khả năng to lớn để ức chế sự tự tái bản của ToMV RNA và các phức protein của chúng với ToMV-Hel. Mỗi phức có một Tm-1 dimer và hai ToMV-Hel monomers giao diện nhau giữa cầu nối Tm-1 và ToMV-Hel nhờ phân tử ATP. Các phần còn lại của ToMV-Hel và Tm-1 bao gồm kết quả đồng tiến hóa có tính chất đối kháng (antagonistic coevolution) được người ta tìm thấy trong giao diện này. Sự khác nhau về cấu trúc như vậy giữa ToMV-Hel trong cấu hình tự do của nó và trong phức có Tm-1 cho thấy rằng Tm-1 ảnh hưởng đến hoạt tính của men nucleoside triphosphatase đối với ToMV-Hel. Ảnh hưởng này đã được người ta xác định trong thí nghiệm. Các mô phỏng động thái học ở mức độ phân tử của các phức đuộc hình thành bởi Tm-1 với thể đột biến của ToMV-Hel cho thấy: làm thế nào amino acid thay đổi được ToMV-Hel để làm tổn hại đến sự tương tác với Tm-1, nhằm phá hỏng tính kháng bệnh. Theo kết quả nghiên cứu, cùng với đặc điểm sinh hóa của tương tác giữa ToMV-Hel và đột biến Tm-1,ảnh hưởng của đột biến trong các gốc có tính chất đa hình (polymorphic residues) của Tm-1, người ta cho rằng có một sự kiện ở mức độ nguyên tử (atomic view) với cái gọi là “step-by-step coevolutionary arms race” đã xảy ra giữa protein qui định tính kháng bệnh của cây cà chua với những biểu hiện mới của proein virus gây bệnh.
Xem http://www.pnas.org/content/111/33/E3486.abstract.html?etoc