Tế bào gốc và quá trình nguyên phân không đều
Trong các mô của cơ thể động vật metazoan, các tế bào mầm, nhóm tế bào có khả năng phân bào liên tục, luôn phải đổi mặt với một vấn đề khó khăn. Đó là sau mỗi lần phân chia, tế bào mầm có nguy cơ bắt gặp những sai hỏng trong quá trình nhân đôi và phân ly các vật chất di truyền và tế bào. Điều này có thể làm đảo lộn các quá trình phát triển của cơ thể hoặc gây khả năng ung thư. Thông thường, mỗi lần phân bào phải tiến hành không đồng đều để bảo đảm là chỉ một tế bào mới sẽ được biệt hóa trong khi tế bào còn lại sẽ vẫn là tế bào mầm, do đó tái sinh mới quần thể tế bào mầm. Bằng cách này các tế bào sinh trưởng an toàn và có thể phân chia rất nhiều lần so với tất các loại tế bào khác.
Công bố mới đây (1) đã nghiên cứu vai trò của một trong những thành phần tế bào quan trọng bậc nhất liên quan đến chức năng của tế bào mầm - đó là trung thể. Các trung thể là nơi tổng hợp nên hệ thống lưới vô sắc giàu vi ống để định hướng sự phân bố của nhiễm sắc thể và các vật chất khác giữa các tế bào con trong mỗi lần phân bào. Những tác giả đã chứng minh rằng các tế bào dòng tinh (male germline stem cells) của ruồi giấm Drosophila melanogaster đã phân bố trung thể mẹ và con ở các vị trí khác nhau trong nguyên phân. Đây chính là cơ chế dẫn đến quá trình phân bào không đối xứng, tế bào mầm luôn giữ lại trung thể mẹ trong tất cả các lần phân bào, điều đó chứng tỏ tính di truyền trung tử chọn lọc là một cơ chế thiết yếu trong sinh học tế bào mầm.
Không giống như các bào quan khác trong tế bào động vật, hai trung thể phân ly vào các tế bào con không giống nhau hoàn toàn. Tất cả các tế bào bình thường lúc trước phân bào chỉ có một trung thể bao gồm hai trung tử mẹ con cùng với lớp vật chất trung cầu bao quanh. Trung tử mẹ có cấu trúc và một số protein không có ở trung tử con. Ngoài ra, trung tử mẹ có khả năng sản sinh nhiều sợi vi ống hơn so với trung tử con. Trong mỗi chu kỳ phân bào, các trung thể được nhân đôi. Trung thể mẹ sẽ mang trung tử mẹ gốc. Ngược lại, trung thể con sẽ tiến hành phát triển để chuyển hóa trung tử con mà mình nhận được trở thành một trung thể mẹ mới (2). Quá trình này diễn ra trong quá trình phân bào và trong pha G1 của chu kỳ tế bào tiếp theo.
Nhóm Yamashita et al. (1) đã nghiên cứu mối liên hệ giữa sự bất đối xứng ở trung thể với số phận của trung thể mẹ và con trong quá trình phân bào của tế bào dòng tinh ở mô tinh hoàn ruồi giấm. Những tế bào mầm dòng tinh này, tế bào gốc để phát triển thành tinh trùng, đã tiến hành phân bào hơn 12 thế hệ và trở nên thích ứng với môi trường và bám vào lớp tế bào nền. Những tế bào mầm dòng tinh có khả năng phân chia khoảng 30 lần trong suốt cuộc đời cá thể. Mỗi lần phân bào, tế bào mầm sản sinh một tế bào gọi là tế bào tinh nguyên bào (gonialblast). Mỗi tinh nguyên bào sẽ phân chia khoảng 6 lần trước khi bắt đầu biệt hóa.
Nhóm tác giả đã tạo những con ruồi cải biến di truyền có khả năng tổng hợp một protein trung thể, có tên là PACT, với một đoạn protein huỳnh quang xanh lục (green fluorescent protein). Bằng cách cảm ứng sự biểu hiện của protein huỳnh quang này ở các thời điểm khác nhau, tác giả đã có thể nhận biết trung thể mẹ và con. Kết quả là trung thể mẹ gần như luôn luôn nằm sát cạnh lớp tế bào nền. Điều này đảm bảo rằng sau khi nguyên phân, các trung thể mẹ thuộc về những tế bào mới mà sẽ nằm lại với lớp tế bào nền và sẽ vẫn là những tế bào mầm. Trong khi đó, những trung thể con thì luôn di chuyển về hướng đối diện của tế bào mầm và sẽ di truyền với những tế bào có số phận sẽ trở thành tinh nguyên bào. Do đó, các tế bào mầm dòng tinh đã lưu giữ các trung thể mẹ qua thời gian kể từ khi chúng định cư tại vùng môi trường tương thích (3-5).
References[sửa]
- Y. M. Yamashita, A. P. Mahowald, J. R. Perlin, M. T. Fuller, Science 315, 518 (2007).
- M. Delattre, P. Gonczy, J. Cell Sci. 117, 1619 (2004).
- Y. M. Yamashita, D. L. Jones, M. T. Fuller, Science 301, 1547 (2003).
- A. Gromley et al., Cell 123, 75 (2004).
- G. Emery et al., Cell 122, 763 (2005).
