Phát hiện hệ chuyển hóa ẩn trong nhân tế bào

Một nghiên cứu mới cho thấy hệ chuyển hóa của tế bào không chỉ tồn tại trong ty thể và bào tương mà còn xuất hiện ngay trong nhân tế bào.

Các nhà khoa học đã phát hiện hơn 200 enzyme chuyển hóa gắn trực tiếp vào DNA của con người, cho thấy sự tồn tại của một hệ chuyển hóa “ẩn” trong nhân.

Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Center for Genomic Regulation và công bố trên tạp chí Nature Communications.

Khám phá này có thể giúp giải thích cách tế bào ung thư phát triển, thích nghi và kháng lại điều trị.

Enzyme chuyển hóa xuất hiện trên DNA

Trong tế bào, các enzyme chuyển hóa thường được biết đến với vai trò:

tạo năng lượng

tổng hợp các phân tử cần thiết cho sự sống

duy trì hoạt động của tế bào

Phần lớn các quá trình này diễn ra trong ty thể.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy nhiều enzyme chuyển hóa lại xuất hiện trực tiếp trên chromatin, cấu trúc đóng gói DNA trong nhân tế bào.

Các nhà khoa học phát hiện rằng khoảng 7% protein gắn với chromatin thực chất là enzyme chuyển hóa.

Điều này gợi ý rằng nhân tế bào có thể vận hành một mạng lưới chuyển hóa nhỏ riêng biệt, được gọi là “mini metabolism”.

Dấu vân tay chuyển hóa của từng loại tế bào

Một phát hiện quan trọng khác là mỗi loại mô và mỗi loại ung thư có mô hình enzyme khác nhau trong nhân tế bào.

Các nhà nghiên cứu gọi mô hình này là “dấu vân tay chuyển hóa nhân” (nuclear metabolic fingerprint).

Ví dụ:

tế bào ung thư vú có nhiều enzyme tạo năng lượng trong nhân

tế bào ung thư phổi lại có rất ít enzyme loại này

Điều này cho thấy mỗi loại tế bào có cách tổ chức hệ chuyển hóa trong nhân khác nhau.

Vai trò của enzyme trong sửa chữa DNA

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy một số enzyme chuyển hóa tập trung quanh các vùng DNA bị tổn thương.

Khi DNA bị hư hại, các enzyme này có thể:

cung cấp phân tử cần thiết cho quá trình sửa chữa

hỗ trợ tái tạo vật liệu di truyền

giúp duy trì ổn định bộ gen

Như vậy, chuyển hóa tế bào và quá trình sửa chữa DNA có thể liên kết chặt chẽ hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.

Chức năng của enzyme phụ thuộc vị trí trong tế bào

Nghiên cứu cũng cho thấy chức năng của một enzyme có thể thay đổi tùy theo vị trí của nó trong tế bào.

Một ví dụ là enzyme IMPDH2:

khi nằm trong nhân tế bào, nó giúp duy trì sự ổn định của DNA

khi nằm trong bào tương, nó tham gia vào các quá trình chuyển hóa khác

Điều này cho thấy vị trí của enzyme có thể quyết định vai trò sinh học của nó.

Ý nghĩa đối với nghiên cứu ung thư

Khám phá này có thể giúp giải thích tại sao các khối u phản ứng khác nhau với cùng một phương pháp điều trị.

Hiện nay, nhiều liệu pháp điều trị ung thư nhắm vào:

quá trình chuyển hóa của tế bào

hệ thống sửa chữa DNA

Nếu hai hệ thống này thực sự liên kết chặt chẽ trong nhân tế bào, các nhà khoa học có thể phát triển chiến lược điều trị mới hiệu quả hơn.

Những câu hỏi khoa học còn bỏ ngỏ

Mặc dù phát hiện này mở ra một hướng nghiên cứu mới, vẫn còn nhiều câu hỏi cần được giải đáp:

tất cả các enzyme trong nhân có hoạt động hay không

cơ chế nào đưa các enzyme lớn vào nhân tế bào

vai trò cụ thể của từng enzyme đối với DNA

Các nhà nghiên cứu cho rằng việc lập bản đồ đầy đủ hệ chuyển hóa trong nhân tế bào có thể giúp tìm ra các dấu ấn sinh học mới và các mục tiêu điều trị ung thư trong tương lai.

Nguồn

DOI: 10.1038/s41467-026-69217-2