Tìm thấy loại protein mở ra hy vọng cho vaccine chữa ung thư

Loại protein này được đặt tên là DdrC (DNA Damage Repair Protein C), được tìm thấy trong một loại vi khuẩn nổi tiếng mang tên Deinococcus radiodurans (D. radiodurans). Vi khuẩn này nổi tiếng với khả năng sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt có thể gây tổn hại nghiêm trọng đến DNA, chẳng hạn như mức bức xạ cao hơn 5.000 đến 10.000 lần so với mức có thể giết chết tế bào người. Theo Robert Szabla, tác giả chính của dự án tại khoa Hóa sinh của Đại học Western, Deinococcus có khả năng sửa chữa DNA bị tổn thương một cách xuất sắc.

Mọi tế bào đều có các cơ chế để sửa chữa DNA khi xảy ra tổn thương. Tuy nhiên, ở con người, chỉ cần có hơn hai vết đứt gãy trên bộ gen chứa một tỷ cặp bazơ đã đủ để khiến tế bào không thể tự sửa chữa và dẫn đến cái chết của tế bào. Trái lại, DdrC lại có khả năng đáng kinh ngạc, giúp tế bào sửa chữa hàng trăm vết đứt gãy DNA, đưa chúng trở lại trạng thái hoàn chỉnh.

Để hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của DdrC, Szabla và nhóm nghiên cứu của ông đã sử dụng Nguồn sáng Canada (CLS) tại Đại học Saskatchewan. Với sự hỗ trợ của công nghệ tia X tiên tiến, họ đã xác định được cấu trúc 3D của protein này và khám phá cách thức mà nó có thể trung hòa tổn thương DNA.

Szabla giải thích rằng, khi DdrC phát hiện ra một vết đứt gãy trên DNA, nó sẽ lập tức "đóng" lại, giống như một chiếc bẫy chuột, ngăn chặn tổn hại tiếp tục lan rộng và phát tín hiệu cho tế bào bắt đầu quá trình sửa chữa. Điều đặc biệt là DdrC có thể hoạt động độc lập mà không cần hỗ trợ từ các protein khác, điều hiếm thấy trong cơ chế sửa chữa DNA.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm việc đưa DdrC vào vi khuẩn E. coli và nhận thấy rằng nó giúp vi khuẩn này chống lại tác động của bức xạ UV mạnh hơn tới 40 lần. Szabla tin rằng, với khả năng này, DdrC có thể được ứng dụng để nâng cao hiệu quả sửa chữa DNA trong nhiều sinh vật khác nhau, từ cây trồng đến động vật, thậm chí là con người.

DdrC hoạt động như cách bạn buộc dây giày: Khi phát hiện hai điểm đứt mạch đơn, nó liên kết và cố định chúng lại, sau đó nén chặt đoạn DNA. Khi gặp các điểm đứt mạch đôi, DdrC cuộn hai đầu DNA lại với nhau, tạo thành một vòng tròn hoàn chỉnh. Những cơ chế này giúp ngăn chặn tổn thương lan rộng và báo hiệu cho các hệ thống sửa chữa DNA của tế bào bắt đầu hoạt động.

Tổn thương DNA không được kiểm soát có thể dẫn đến nhiều căn bệnh, bao gồm ung thư. Chẳng hạn, tia UV có thể làm hỏng DNA trong tế bào da, làm tăng nguy cơ mắc ung thư da. Việc phát hiện và sử dụng DdrC để ngăn ngừa hoặc sửa chữa những tổn thương này có thể là bước tiến lớn trong việc cứu sống con người.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu chỉ mới bắt đầu khám phá tiềm năng của Deinococcus và DdrC chỉ là một trong số hàng trăm protein tiềm năng có thể mang lại lợi ích lớn trong y học và nông nghiệp. Szabla và các đồng nghiệp sẽ tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các công cụ sửa chữa DNA mà loại vi khuẩn này sở hữu, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong tương lai.