Độc tố vi khuẩn vượt qua màng tế bào như “ảo thuật”

Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học vẫn thắc mắc bằng cách nào các phân tử lớn như protein vượt qua được màng tế bào mà không để lại dấu vết gì. Khả năng này là một trong các yếu tố quyết định sự hiệu quả của một số thuốc nhất định – bao gồm trong các phương pháp điều trị ung thư và văcxin COVID-19. Và đó đồng thời cũng là cách mà các độc tố vi khuẩn xâm nhập vào tế bào của con người.

Trong một nghiên cứu gần đây, Dehua Pei – tác giả chính của nghiên cứu và là Giáo sư Hóa học và Hóa sinh tại Đại học bang Ohio cho biết: “Cách mà các độc tố xâm nhập màng tế bào gần như một trò ảo thuật”.

Nhóm nghiên cứu của GS Pei đã dành nhiều năm tìm hiểu cách các phân tử sinh học như độc tố vi khuẩn xâm nhập vào tế bào con người, với mục tiêu tìm ra phương pháp đưa thuốc điều trị vào trong tế bào. Và cũng chính là nhờ công trình nghiên cứu này mà các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cách mà một số độc tố đã vượt qua được màng tế bào.

Các nhà nghiên cứu đã biết cách mà các phân tử nhỏ thâm nhập vào màng tế bào, thường là bằng cách dính chặt lấy màng tế bào và từ từ khuếch tán vào trong. Nhưng họ cũng biết protein không có khả năng làm được điều này vì kích thước của chúng quá lớn.

Trong khi tiến hành các dự án khác của nhóm, Ashweta Sahni, sinh viên tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm của GS Pei ở Đại học bang Ohio, đã nhận thấy một số mẩu đứt của protein, gọi là peptide, vượt qua màng tế bào bằng cách đùn đẩy qua. Các peptide làm biến dạng màng tế bào thành các núm tròn nhỏ. Các núm này sau đó sẽ tự tách ra như các bong bóng nhỏ, gọi là các tiểu bào và sau đó nó sẽ “nổ”, tạo điều kiện cho các peptide được giải phóng vào trong tế bào.

Nhóm nghiên cứu sau đó đã quan sát được 2 độc tố vi khuẩn cấu trúc khác nhau thực hiện cơ chế tương tự. Phát hiện này đã giúp họ kết luận rằng đây là chính là cơ chế phổ biến được sử dụng để đưa các phân tử sinh học lớn vào trong tế bào.

“Hiện tượng tạo núm – phân tách này chưa từng được biết tới, nhưng chúng tôi đã có thể quan sát nó bởi những thiết bị, kỹ năng và kinh nghiệm để hiểu được điều này”, Sahni nói.

Theo GS Pei, phát hiện này có tiềm năng mở ra cánh cửa mới cho các liệu pháp thuốc điều trị mới vận dụng kết quả này để kiểm soát cách thuốc xâm nhập tế bào.