Protenom-dự án quốc tế nghiên cứu protein trong bộ não

So với công trình này thì việc phân tích bộ gen người chỉ là một công trình đơn giản. Có thể nói bộ gen người là kịch bản định trước, nhưng các protein mới chính là những “diễn viên” thực hiện kịch bản đó. Cũng như trên phim trường, với cùng một kịch bản, nhưng có bao nhiêu ekip diễn viên tham gia thì sẽ có chừng ấy “bộ phim” khác nhau. Khi nghiên cứu gen, các nhà khoa học chỉ cần tìm ra được trật tự của các thành phần hoá học, nhưng đối với protein thì điều quyết định lại là hình hài trong không gian 3 chiều của nó. Trong khi gen không thay đổi suốt một đời người, protein lại xuất hiện, thay đổi và biến đi. Đặc tính đó thể hiện rõ nhất trong bộ não. Có hơn 10.000 protein khác nhau hoạt động trong bộ não-nhiều hơn bất cứ cơ quan nào trong cơ thể. Chúng là những “vật liệu mô” tạo nên khả năng tư duy của con người. Tất cả những protein này “nối mạng” với nhau, tác động lẫn nhau và tự điều chỉnh sự sản sinh ra protein nhiều hay ít. Thành phần hoá học của những chuỗi protein lớn liên tục thay đổi.

Thêm vào đó, bộ não lại chính là một cơ quan có cấu trúc đa dạng nhất và linh hoạt nhất. Mỗi một cấu trúc não của mỗi người đều có một mạng dây thần kinh được thiết kế riêng rất đặc trưng cho cấu trúc đó. Mỗi một tế bào thần kinh trong não đều có một phản ứng riêng rẽ khác hẳn các tế bào quanh nó. Tất cả những phản ứng đó lại phụ thuộc vào những thay đổi liên tục tác động lên chúng, ví dụ những gì con người cảm nhận được, tình cảm, ý tưởng… Mỗi tác động như vậy lại được thể hiện bằng số lượng protein được tế bào sản xuất ra.

Nữ GS Melitta Schachner (Trung tâm Sinh học Thần kinh Phân tử Hamburg, Đức) chuyên nghiên cứu sự hình thành của các synapse- các điểm kết nối, mà nhờ nó, các tế bào thần kinh “nối mạng” được với nhau, giải thích: “Tế bào thần kinh hướng theo các bảng chỉ đường có cấu tạo phân tử nằm giữa các tế bào hoặc trên màng bao bọc tế bào. Tôi đã xác định được khoảng 100 loại phân tử chỉ đường đó, nhưng tôi cũng biết thực tế chúng nhiều gấp đôi. Như vậy, các tế bào thần kinh vươn các gai nhỏ xíu của chúng ra, theo sự chỉ dẫn của các phân tử chỉ đường, để nối mạng với nhau và qua đó tạo thành một tấm bản đồ giao thông khổng lồ trong bộ não gồm khoảng 100 tỉ tế bào thần kinh với 100 tỉ tỉ điểm kết nối giữa chúng với nhau”.

Chỉ một protein trong số 10.000 protein có trong tế bào đã là một “vũ trụ” bao la

Hiện nay GS Schachner đang nghiên cứu vai trò của protein L1. Chỉ một protein này thôi cũng đã mênh mông như vũ trụ rồi. L1 là một phân tử dẫn đường quan trọng trong não. Hiện nay các nhà y học đã biết được 4 căn bệnh di truyền do sự sai lệch của L1 gây ra với những biểu hiện thiểu năng trí tuệ, đầu to, không có cầu nối giữa hai bán cầu não, liệt co giật và bước đi vẹo vọ. Những bà mẹ uống quá nhiều rượu khi mang thai sinh ra những đứa con có triệu chứng như những đứa trẻ có L1 bị sai lệch bẩm sinh. Các nhà khoa học còn biết được rằng, dưới ảnh hướng của rượu, protein L1 sẽ bị biến dạng.

Tất nhiên, với những gì biết được về protein L1, các nhà khoa học vẫn chưa thể kết luận được điều gì, GS Schachner giải thích: “Không phải mỗi một protein có một chức năng nhất định, mà trong thực tế chúng ta phải nghiên cứu một mạng lưới cực kỳ phức tạp và nếu chúng ta giật một đầu mạng lưới đó, đầu kia cũng sẽ thay đổi theo”. Bà mơ đến một ngày nào đó có thể nạp tất cả dữ liệu của công trình nghiên cứu protein vào một chiếc máy tính để có thể tác động mô phỏng lên mạng lưới protein được.

Những kết quả đầu tiên trên con đường dường như vô tận

Để tìm hiểu thành phần các protein của não trong một vòng đời của chuột, GS Klose đã nghiên cứu kỹ lưỡng 250 protein trong não chuột và nhận thấy, bộ não của chuột sơ sinh luôn trong trạng thái thay đổi. Chỉ 27% số protein ông quan sát được sản xuất ra, còn những protein khác liên tục được điều chỉnh tăng lên hoặc giảm đi. Tuy nhiên điều đó thay đổi trong chu kỳ sống của chuột. Con vật càng già đi, thì những tuyến trao đổi chất trong nó càng trở nên xơ cứng hơn, cho đến khi 81% protein được sản xuất ra theo một hàm lượng không thay đổi. Khi đó chỉ còn 1/5 protein là còn có thể thay đổi được. Theo GS Meyer, sự thay đổi của protein ở giai đoạn cuối cuộc đời là chìa khoá để giải thích hiện tượng già đi và mất năng lực tư duy.

Nguồn: Livescience; vista28/8/2006