Các nhà khoa học của Đại học Carnegie và Đại học Stanford đã tìm hiểu quá trình sản sinh hợp chất camalexin – một hợp chất bảo vệ ở thực vật – được kích hoạt như thế nào.
Zhao giải thích: “Bởi vì thực vật chỉ mọc và phát triển ở 1 địa điểm cố định, chúng không thể chạy trốn khỏi các mối đe dọa về kẻ săn mồi hay mầm bệnh. Thay vào đó, chúng tiến hóa để sản sinh ra các hợp chất giúp phản kháng lại những kẻ xâm nhập”.
Camalexin, cũng giống như các chất chuyển hóa khác ở thực vật, được tổng hợp bởi các enzym. Khi thực vật phải chịu tác động tiêu cực từ môi trường, nó sẽ kích hoạt gene mã hóa cho các enzym này. Các nhà nghiên cứu đang tiến hành làm sáng tỏ bằng cách nào tế bào thực vật có thể kịp thời kích hoạt dây truyền phản ứng này.
Một vật chất di truyền tế bào mã hóa cho công thức tạo ra enzym xúc tác quá trình sản sinh camalexin và tất cả các protein mà tế bào cần để vận hành một cách bình thường dưới các điều kiện và thời điểm khác nhau.
Rhee cho biết:“Tế bào có nhiều cơ chế khác nhau để có thể tìm một gene mà nó cần giữa hàng dãy thông tin một cách nhanh nhất. Để từ đó, tế bào có thể phiên mã gene và mã hóa ra các protein phản ứng với từng điều kiện môi trường, bao gồm các mối đe dọa và áp lực”.
Các cơ chế này bao gồm việc xóa bỏ hoặc bổ sung các nhiễm sắc thể để tăng cường hoặc ức chế sự biểu hiện của gene nhất định. Đôi khi, xuất hiện cả yếu tố hoạt hóa và kìm hãm cùng một lúc, hiện tượng này được gọi là nhiễm sắc lưỡng trị.
Các nhà khoa học đã chứng minh được sự tồn tại của một loại nhiễm sắc lưỡng trị với đặc tính chưa từng thấy – họ đặt tên cho nó là kairostat, lấy từ “Kairos” trong tiếng Hy Lạp nghĩa là đúng thời điểm, và “stat” nghĩa là thiết bị. Kairostat có nhiệm vụ giữ các quá trình sinh tổng hợp camalexin bất hoạt cho đến khi nhận đươc tín hiệu của mầm bệnh.
Camalexin và các hợp chất phòng vệ khác thường rất độc hại cho cây nếu chúng được liên tục sản sinh. Do đó các hợp chất phòng vệ chỉ được sản sinh vào đúng thời điểm khi cây bị tấn công bởi côn trùng và mầm bệnh.
Giờ đây, chúng ta đã có thể tiếp cận được với cơ chế phân tử mà quyết định “sự đúng giờ” này. Phát hiện này có thể giúp ích cho các chiến dịch chống biến đổi khí hậu và đẩy lùi nạn đói toàn cầu, hay thậm chí là phát triển các phương thức tổng hợp thuốc điều trị có nguồn gốc từ thực vật.
Nhóm nghiên cứu hy vọng có thể định dạng thêm được nhiều kairostat hơn và hiểu thêm về vai trò của chúng trong cách phản ứng với điều kiện môi trường và các công dụng khác với cây.
