MỞ ĐẦU Hóa trị là một phƣơng pháp truyền thống, mang tính chất toàn thânvà là một trong những phƣơng pháp đƣợc sử dụng đầu tiên trong điều trị ung thƣ. Những tiến bộ vƣợt bậc trong những thập niên vừa qua đã góp phần khẳng định và nâng cao vai trò của hóa trị ung thƣ. Các tiến bộ trong lĩnh vực sinh học ung thƣ đã và đang hoàn thiện phƣơng pháp điều trị này bằng việc tìm ra các thuốc mới có cơ chế tác động mang tính đặc hiệu hơn. Song song với đó, việc nghiên cứu chuyên sâu về bản chất, cơ chế phát sinh và xâm lấn của căn bệnh này cũng đang đƣợc quan tâm nghiên cứu.
Trong quá trình đa giai đoạn hình thành khối u, tế bào ung thƣ thu nhận và biểu hiện nhiều đặc điểm, trong đó có sáu khả năng sinh học nổi bật tạo nên đặc tính phức tạp về mặt tổ chức của bệnh, bao gồm: duy trì tín hiệu tăng sinh; trốn tránh các yếu tố ức chế khối u; chống lại sự chết của tế bào; cho phép nhân lên gần nhƣ bất tử; cảm ứng hình thành mạch máu và hoạt hóa quá trình xâm lấn và di căn. Quá trình xảy ra xuyên suốt để tế bào bất thƣờng hình thành khối u trong cơ thể chính là sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào, mà nguyên phân là giai đoạn thiết yếu. Vì vậy để ngăn chặn ung thƣ, nguyên phân trở thành một đích tác động đầy tiềm năng. Kết hợp những kiến thức và thành tựu khoa học đó, đã có rất nhiều hợp chất đƣợc thử nghiệm nghiên cứu tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ nhắm đến các yếu tố khác nhau tham gia vào nguyên phân, trong đó các enzym kinaza điều khiển chu trình tế bào là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học trên thế giới trong những năm gần đây.
Ở Việt Nam, đây vẫn đang là một hƣớng nghiên cứu mới, hứa hẹn những phát hiện mang tính đột phá. Vốn là một đất nƣớc đƣợc thiên nhiên ƣu đãi, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, Việt Nam có một thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng với hơn 12.000 loài thực vật bậc cao khác nhau. Từ nhiều thế kỷ nay, thực vật không chỉ là nguồn cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời mà còn là những phƣơng thuốc chữa bệnh hết sức quý giá bao gồm thuốc chống ung thƣ nói riêng và các bệnh khác nói chung. Nguyễn Thị Như Trang K20 - Sinh học thực nghiệm 1 Luận văn cao học Bởi vậy, nghiên cứu tìm ra các hợp chất từ nguồn dƣợc liệu thiên nhiên có khả năng chữa ung thƣ là một hƣớng nghiên cứu đƣợc nhiều nhà khoa học và thầy thuốc đầu tƣ tập trung nghiên cứu trong nhiều năm nay.
Phát triển cùng xu hƣớng, và nhằm góp phần đẩy mạnh hơn nữa việc nghiên cứu các chế phẩm có tiềm năng chữa ung thƣ, đặc biệt là các chế phẩm có khả năng tác động lên các enzym kinaza trong chu trình tế bào, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng ức chế hoạt tính Aurora kinaza in vitro của Derrone phân lập từ cây Vông nem Erythrina orientalis L. Murr” với các nhiệm vụ chính nhƣ sau: Kiểm tra ảnh hƣởng của Derrone lên sự tăng trƣởng của một số dòng tế bào ung thƣ nuôi cấy đơn lớp 2D. Nghiên cứu ảnh hƣởng của Derrone lên chu trình tế bào. Bƣớc đầu nghiên cứu tác động của Derrone lên hoạt tính của Aurora kinaza thông qua kiểm tra khả năng ức chế sự phosphoryl hóa histon H3 ở vị trí Serine 10 (H3PS10).
Nguyễn Thị Như Trang K20 - Sinh học thực nghiệm 2 Luận văn cao học Chƣơng 1 – TỔNG QUAN 1. NGUYÊN PHÂN Nguyên phân là giai đoạn quan trọng nhất trong chu trình tế bào. Mặc dù đây là giai đoạn chiếm thời gian ít nhất– chỉ khoảng 1 giờ ở tế bào đông vật có vú – tuy nhiên đó lại là giai đoạn có ảnh hƣởng nhiều nhất đến số phận của tế bào.Kết quả của quá trình này là đảm bảo từ một tế bào mẹ tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau và giống hệt tế bào mẹ về vật chất di truyền. Ở tế bào soma điển hình, quá trình nguyên phân đƣợc chia làm hai pha chính là pha phân chia nhân (mitosis) và phân chia tế bào chất (cytokinesis).
Pha phân chia nhân (mitosis) Về cơ bản, pha phân chia nhân ở tất cả các sinh vật nhân chuẩn phải đảm bảo đƣợc sự phân chia chính xác các nhiễm sắc tử chị em về hai tế bào con. Những sự kiện chính của nguyên phân gồm có sự co đặc nhiễm sắc thể, hình thành thoi phân bào và sự liên kết của nhiễm sắc tử với các dây tơ vô sắc. Các nhiễm sắc tử chị em sau đó sẽ phân chia về hai cực của thoi vô sắc và hình thành hai nhân con[8]. Quá trình phân chia nhân thông thƣờng đƣợc chia làm bốn giai đoạn: kỳ đầu (prophase), kỳ giữa (metaphase), kỳ sau (anaphase) và kỳ cuối (telophase)(Hình 1).
Kỳ đầu khởi đầu bằng sự co đặc của nhiễm sắc thể. Phân tử ADN mới đƣợc hình thành sau quá trình nhân đôi ở pha S vẫn còn đang tháo xoắn và quấn vào nhau, lúc này sẽ đƣợc gỡ rối và co đặc lại, hai nhiễm sắc tử chị em của cùng một nhiễm sắc thể sẽ dính nhau nhờ phức hệ protein sắp xếp quanh tâm động, tạo nên cấu trúc kinetochore, cũng là nơi gắn của sợi vô sắc trong kỳ đầu giữa. Ngoài ra ở giai đoạn này, những thay đổi của các phân tử trong tế bào chất giúp kích thích hình thành thoi phân bào.Trung thể (đã đƣợc nhân đôi ở kỳ trung gian) phân tách ra và di chuyển về phía đối diện tạo thành hai cực của thoi phân bào.Trong kỳ đầu còn xảy ra hiện tƣợng màng nhân biến mất, tuy nhiên hiện tƣợng này chỉ xảy ra ở tế bào động vật bậc cao. Một số cơ thể đơn bào nhƣ nấm men, quá trình nguyên phân xảy ra ở dạng kín khi màng nhân vẫn còn nguyên vẹn.
Nguyễn Thị Như Trang K20 - Sinh học thực nghiệm 3 Luận văn cao học Kết thúc kỳ đầu, tế bào bƣớc vào kỳ đầu giữa (prometaphase), là thời kỳ chuyển tiếp giữa kỳ đầu và kỳ giữa.Lúc này, các sợi vô sắc ở hai phía của của thoi phân bào đƣợc gắn với kinetochore tƣơng ứng ở hai phía của nhiễm sắc thể.Nhiễm sắc thể đang nằm lộn xộn trong tế bào đƣợc sắp xếp thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc ở kỳ giữa.Đây là giai đoạn hết sức quan trọng với sự tham gia của rất nhiều protein để đảm bảo sự sắp xếp và gắn chính xác của nhiễm sắc thể với thoi phân bào. Quá trình chuyển từ kỳ giữa sang kỳ sau đƣợc kích hoạt bởi sự phá vỡ liên kết giữa hai nhiễm sắc tử chị em, và sau đó là sự phân ly về hai cực thoi phân bào. Nguyên phân kết thúc vào kỳ cuối, khi màng nhân con hình thành tạo thành hai nhân tách biệt, nhiễm sắc thể tháo xoắn [8]. Hình 1: Mitosis và cytokinesis [8] 1.
Pha phân chia tế bào chất (cytokinesis) Quá trình nguyên phân có đƣợc hoàn thành hay không hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình phân chia tế bào chất, tạo hai tế bào con.Quá trình này thƣờng bắt đầu Nguyễn Thị Như Trang K20 - Sinh học thực nghiệm 4 Luận văn cao học ở cuối kỳ sau và đƣợc thúc đẩy do sự bất hoạt Cdk1. Ở động vật và nấm men, tế bào chất đƣợc phân chia bằng việc hình thành phức hệ vòng có khả năng co rút gồm sợi actin và myosin II bao xung quanh. Rãnh phân cắt nằm ở đúng vị trí mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, đƣợc hình thành do hệ vòng sợi actin – myosin co lại và chia đôi tế bào chất. Mối liên kết giữa hai tế bào sau đó đƣợc phá vỡ tạo hai tế bào con.
Khác với tế bào động vật, tế bào thực vật phân chia bằng cách hình thành vách tế bào ở trung tâm của tế bào chất, từ từ lan ra cho đến khi chạm vào mặt ngoài của tế bào và cắt tế bào thành hai tế bào con. Một số sự kiện quan trọng trong nguyên phân 1. Sự phosphoryl hóa histon H3 ở vị trí Serine 10 Quá trình đóng xoắn vàtháo xoắn nhiễm sắc thể trong nguyên phân là những sự kiện phức tạp với sự tham gia của nhiều loại protein điều khiển trong tế bào. Nhiễm sắc thể co ngắn cực đạiở kỳ giữa, sau đó tháo xoắn để thực hiện sao chép, sửa chữa, tái tổ hợp và phiên mã ở pha S.
Để thực hiện đƣợc những hoạt động đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra rằng chính protein histon, cụ thể là sự phosphoryl hóa histon H3, là yếu tố quan trọng nhất. Không chỉ vậy, sự phosphoryl hóa này còn là một dấu hiệu để nhận biết tế bào đang ở nguyên phân.Có bốn vị trí trên phân tử histon H3 đƣợc phosphoryl hóa là Thr3, Ser10, Thr11 và Ser28.Tuy nhiên trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung tìm hiểu về quá trình phosphoryl hóa H3 tại Ser10 (H3PS10), nhân tố đóng vai trò thiết yếu điều khiển quá trình đóng xoắn và mở xoắn nhiễm sắc thể. Quá trình H3PS10 xảy ra ở cả kỳ trung gian và trong nguyên phân, tuy nhiên mức độ và chức năng lại rất khác nhau.Ở kỳ trung gian, H3PS10 chủ yếu phụ thuộc vào sự cải biến sau dịch mã ở những axit amin xung quanh. Ví dụ nhƣ trên Hình 2, H3PS10 tăng khi Lys9 hoặc Lys14 đƣợc acetyl hóa và giảm khi Lys9 đƣợc dimethyl hóa.
Trái ngƣợc với ở nguyên phân và giảm phân, H3PS10 xảy ra ở kỳ trung gian không ảnh hƣởng đến toàn bộ hệ gen mà chỉ liên quan đến những gen đơn lẻ và kích hoạt sao chép của gen đó. Nguyễn Thị Như Trang K20 - Sinh học thực nghiệm 5 Luận văn cao học Hình 2: Sự phosphoryl hóa H3 ở kỳ trung gian[39] Sự phosphoryl hóa H3ở vị trí Ser10 trong kỳ trung gian cũng có liên quan đến sự đóng xoắn của nhiễm sắc thể ở nguyên phân, cùng với đó, sự mở xoắn đƣợc thực hiện bởi quá trình đề phosphoryl hóa. Vào cuối G2, sự phosphoryl hóa xảy ra ở vùng gần tâm động của nhiễm sắc thể, sau đó lan rộng ra toàn bộ nhiễm sắc thể và đƣợc hoàn thành ở kỳ đầu. Đến kỳ sau và kỳ cuối, H3 đƣợc giải phosphoryl hóa [39].
Đã có nhiều nghiên cứu tìm hiểu về vai trò thực sự của quá trình này, và liệu tế bào có thể bƣớc vào nguyên phân mà không có sự phosphoryl hóa H3 hay không?
