Thông tin Đề tài
Tên đề tài | Khảo sát ảnh hưởng của hình dạng và các tương tác của hầm thoát ribosome lên quá trình cuốn và thoát ra của các protein mới sinh |
Mã số đề tài | GUST.STS.ĐT2020-VL03 |
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) | Học viện Khoa học và Công nghệ |
Thuộc Danh mục đề tài | Chương trình sau tiến sỹ tạo nguồn lực khoa học công nghệ cho Viện Hàn lâm KHCNVN |
Họ và tên | Bùi Phương Thuý |
Thời gian thực hiện | 30/09/2020 - 31/12/2022 |
Tổng kinh phí | 408 triệu đồng |
Xếp loại | Xuất sắc |
Mục tiêu đề tài | Làm rõ vai trò của hình dạng và các tương tác kỵ nước, tương tác tĩnh điện của hầm thoát ribosome tác động đến hành xử các protein mới sinh sau khi kết thúc quá trình dịch mã. Đề tài cũng chỉ ra các đặc điểm được bảo tồn cũng như những khác biệt trong quá trình thoát của protein tại hầm thoát của ribosome trên cả ba miền của sự sống. Từ đó, làm phong phú hơn hiểu biết của chúng ta về cơ chế hoạt động của bộ máy ribosome – một bộ máy phân tử phức tạp, được tối ưu hoá như thế nào để thực hiện nhiệm vụ tạo ra các protein nhanh chóng, hiệu quả, chính xác. |
Kết quả chính của đề tài | - Về khoa học:
• Đường hầm thoát protein của các ribosome có nhiều đặc điểm về cấu trúc và tính chất hoá học có thể ảnh hưởng tới sự thoát ra sau dịch mã của các protein mới sinh. Các đường hầm thoát ra của các sinh vật khác nhau thuộc các miền khác nhau của sự sống được xem xét trong nghiên cứu của chúng tôi cho thấy sự khác biệt đáng kể trong cấu tạo và tính chất hóa lý bên cạnh những điểm tương đồng nhất định. Các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng bất chấp tất cả những khác biệt của các đường hầm thoát, các cơ chế thoát của protein được bảo tồn trên các miền của sự sống.
• Đầu tiên, chúng tôi chỉ ra rằng quá trình thoát ra sau dịch mã tuân theo một cơ chế khuếch tán đơn giản được mô tả bởi mô hình khuếch tán. Cơ chế này đúng với mười hai protein có cấu trúc cuốn khác nhau và có các tính chất lý hóa đa dạng trong cả hai mô hình protein có và không có tương tác không cuốn.
• Thứ hai, thời gian thoát median, tesc tương quan thuận với cả số hạt kỵ nước, Nh và tổng điện tích, Q, của protein trong hầu hết các trường hợp. Tính chất này gợi ý một cơ chế điều chỉnh thời gian thoát protein của các tương tác kỵ nước và tương tác tĩnh điện theo một cách đơn giản, cụ thể là, các tương tác hấp dẫn làm chậm quá trình thoát, và các tương tác đẩy sẽ đẩy nhanh quá trình này. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy ảnh hưởng của tương tác tĩnh điện mạnh hơn tương tác kỵ nước. Những kết quả này củng cố sự hiểu biết của chúng ta về quá trình thoát protein tuân theo một cơ chế đơn giản và dễ đoán.
• Nghiên cứu của chúng tôi cũng cho thấy rằng hầu hết các protein thoát ra ngoài một cách hiệu quả. Tuy nhiên, sự thoát ra rất chậm vẫn có thể xảy ra đối với các protein có lực hấp dẫn với đường hầm đủ lớn.
• So sánh các đặc tính của các đường hầm cho thấy rằng các đường hầm thoát ra của ribosome của S. cerevisiae và con người có thể đã tiến hóa để tạo điều kiện cho tất cả các protein trong bộ gen của chúng thoát ra ngoài một cách hiệu quả. Bởi vì quá trình thoát ra sau dịch mã của các protein mới sinh tại đường hầm thoát của ribosome có liên quan đến quá trình gấp cuốn của protein và năng suất của ribosome. Quá trình thoát quá chậm hoặc protein bị mắc kẹt trong đường hầm sẽ làm trì hoãn chu kỳ làm việc mới của ribosome. Do đó, khi một đường hầm cho phép tất cả các protein trong bộ gen thoát ra một cách hiệu quả sẽ có lợi hơn. |
Những đóng góp mới | - Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra quá trình thoát ra sau dịch mã tuân theo một cơ chế khuếch tán đơn giản được mô tả bởi mô hình khuếch tán, và cơ chế này được bảo tồn trên các miền của sự sống.
- Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra một tương quan thuận giữa thời gian thoát với số hạt kỵ nước và tổng điện tích, từ đó gợi ý một cơ chế điều khiển thời gian thoát ra một cách đơn giản của hầm thoát.
- Từ quan điểm tiến hoá, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng các đường hầm thoát ra của ribosome của S. cerevisiae và con người có thể đã phát triển để tạo điều kiện cho tất cả các protein trong bộ gen của chúng thoát ra ngoài một cách hiệu quả.
Sản phẩm của đề tài:
01 bài báo trên tạp chí quốc gia uy tín, 02 bài báo trên tạp chí ISI (hạng Q1).
• Công bố trên tạp chí quốc tế:
[1] P. T. Bui and T. X. Hoang, "The protein escape process at the ribosomal exit tunnel has conserved mechanisms across the domains of life", The Journal of Chemical Physics , 158, 015102 (2023), https://doi.org/10.1063/5.0129532
[2] P. T. Bui and T. X. Hoang, “Hydrophobic and electrostatic interactions modulate protein escape at the ribosomal exit tunnel”, Biophysical Journal, 120, 4798–4808 (2021) https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.09.027
• Công bố trên tạp chí quốc gia:
[1] P. T. Bui, L. D. Manh, N.T.H. Yen and T. X. Hoang, “Effects of hydrophobic and electrostatic interactions on the escape of nascent proteins at bacterial ribosomal exit tunnel”, Communications in Physics, 33(1), (2023), ACCEPTED, https://doi.org/10.15625/0868-3166/17434
|
Ảnh nổi bật đề tài |
![]() |