Protein gạo tạo RNA từ đầu, thách thức quy tắc sách giáo khoa

Trong nhiều thập kỷ, sinh học phân tử dạy rằng RNA là một bản sao. Để tạo ra một sợi axit ribonucleic, tế bào cần một khuôn mẫu, thường là DNA, và một enzyme gọi là polymerase đọc nó và viết ra trình tự tương ứng. Một bài báo mới từ phòng thí nghiệm tại Đại học Westlake ở Hàng Châu, Trung Quốc, lập luận rằng quy tắc này có thể không phổ quát, ít nhất là không đối với một protein thực vật.

Công trình đến từ phòng thí nghiệm của Shi Yigong, một nhà sinh học cấu trúc và là hiệu trưởng Đại học Westlake, và được công bố trên tạp chí Vita. Theo một bài tường thuật của Science and Technology Daily, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng một protein của cây lúa có tên OsNTP4 có thể xây dựng RNA từ đầu trong ống nghiệm. Protein này không cần khuôn mẫu và không cần một sợi RNA có sẵn để khởi đầu.

Đó là một tuyên bố đáng chú ý. Tổng hợp RNA không cần khuôn mẫu không phải là điều xa lạ trong sinh học, nhưng nó hiếm và thường thuộc về các enzyme chuyên biệt trong những bối cảnh khác thường. Việc tìm thấy nó ở một cây lương thực phổ biến, và ở một protein được nghiên cứu vì lý do khác, gợi ý rằng phản ứng này có thể phổ biến hơn sách giáo khoa cho phép. Nhóm nghiên cứu báo cáo rằng hai protein khác, OsNTP10 của lúa và AtURT1 của cây Arabidopsis, cho thấy hoạt tính tương tự, ám chỉ rằng khả năng này được chia sẻ giữa các loài thực vật chứ không chỉ giới hạn ở một loài.

Thông báo ngắn gọn và mang tính kỹ thuật, và các nhà nghiên cứu bên ngoài chưa có thời gian để bình luận công khai. Việc tái lập độc lập sẽ quan trọng, vì phát hiện này chạm đến một giả định cốt lõi về cách thông tin di truyền truyền đi. Nếu tế bào thực vật có thể tạo ra RNA mà không cần khuôn mẫu, những hệ quả sẽ trải rộng từ cách cây trồng phản ứng với stress đến cách các nhà khoa học nghĩ về nguồn gốc sự sống, khi các phân tử RNA đầu tiên có thể đã tự lắp ráp mà không cần bản thiết kế DNA để sao chép.

Shi là một trong những nhà khoa học sự sống nổi tiếng nhất của Trung Quốc, được biết đến với công trình cấu trúc về protein và vai trò của ông trong việc xây dựng Westlake thành một trường đại học nghiên cứu. Việc phòng thí nghiệm của ông chuyển hướng sang chuyển hóa RNA ở thực vật đáng chú ý tự nó, một dấu hiệu cho thấy các nhóm sinh học cấu trúc hàng đầu của đất nước đang vươn tới những câu hỏi mới.

Khía cạnh thực tiễn vẫn còn suy đoán. RNA là trung tâm của cách tế bào truyền đạt chỉ dẫn di truyền, điều hòa gen và xây dựng protein. Một protein thực vật có thể tự khởi đầu chuỗi RNA về nguyên tắc có thể cho tế bào một cách phản ứng nhanh với thay đổi mà không cần chờ DNA. Nhưng việc biến ý tưởng đó thành ứng dụng nông nghiệp hoặc y tế còn nhiều năm nữa, và đóng góp trước mắt của bài báo là một câu đố để các phòng thí nghiệm khác kiểm tra.

Hiện tại, câu chuyện là lời nhắc nhở rằng giáo điều trung tâm, ý tưởng rằng thông tin truyền từ DNA sang RNA sang protein, mô tả con đường chính nhưng không phải mọi con đường. Một protein gạo viết RNA mà không cần khuôn mẫu là kiểu kết quả khiến các nghiên cứu sinh quay lại bàn thí nghiệm và các tác giả sách giáo khoa quay lại bản thảo của họ.