Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Động lực học cuốn protein trong môi trường tế bào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> <br /> ……..….***…………<br /> <br /> BÙI PHƯƠNG THUÝ<br /> <br /> ĐỘNG LỰC HỌC CUỐN PROTEIN<br /> TRONG MÔI TRƯỜNG TẾ BÀO<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán<br /> Mã số: 62 44 01 03<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Trịnh Xuân Hoàng<br /> <br /> Phản biện 1: …<br /> Phản biện 2: …<br /> Phản biện 3: ….<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học<br /> viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ<br /> Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 201….<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> Mở đầu<br /> 1. Tính cấp thiết của luận án<br /> <br /> Vật lý sinh học là lĩnh vực hiện nay đang rất được quan tâm trên thế giới và là<br /> một trong những hướng nghiên cứu quan trọng của Vật lý trong thế kỷ 21. Ngày<br /> nay, các vấn đề nghiên cứu thường gặp trong vật lý nói chung và đặc biệt là các<br /> bài toán lý sinh nói riêng đều rất phức tạp bởi vì các hệ được nghiên cứu có số<br /> phần tử rất lớn và chúng luôn tồn tại trong trạng thái tương tác với nhau. Rất nhiều<br /> các bài toán khó có thể tìm được lời giải giải tích hoặc bằng các phương pháp<br /> thông thường, nhưng lại có thể giải quyết được nhờ sự hỗ trợ của máy tính bằng<br /> các phương pháp mô phỏng. Từ vài thập kỷ nay, việc sử dụng các phương pháp<br /> mô phỏng hiện đại trên cơ sở các kiến thức liên ngành về y học, sinh học, hóa học<br /> và vật lý nghiên cứu những vấn đề cơ bản liên quan đến sự sống đang phát triển<br /> mạnh trên thế giới. Mô phỏng máy tính cũng đang được áp dụng hiệu quả trong<br /> việc nghiên cứu các cơ chế gây ra các bệnh tật cho con người và thiết kế dược<br /> phẩm trên máy tính, là những vấn đề có ý nghĩa to lớn đối với sức khoẻ con người.<br /> Trong các vấn đề của sinh học phân tử thì việc nghiên cứu về protein đã và<br /> đang rất được quan tâm bởi vì protein là một thành phần không thể thiếu trong sự<br /> sống. Rất nhiều vấn đề về protein cho đến nay đã được làm rõ. Tuy nhiên, những<br /> hiểu biết của chúng ta về các tính chất và hành xử của protein trong cơ thể sống còn<br /> rất hạn chế, trong đó có quá trình cuốn của protein trong tế bào. Sau khi được tổng<br /> hợp thành chuỗi polypeptide hoàn chỉnh tại ribosome, mỗi loại protein thường trải<br /> qua một quá trình biến đổi động học về một loại cấu hình duy nhất có lợi về mặt<br /> năng lượng và có thể thể hiện chức năng sinh học dựa trên trình tự amino acid<br /> chuyên biệt. Quá trình này gọi là quá trình cuốn của protein. Nếu protein cuốn sai<br /> và không bị phân huỷ hoàn toàn bởi các proteasome trong tế bào thì những protein<br /> này không chỉ mất đi các hoạt tính sinh học thông thường mà chúng còn có thể kết<br /> tụ thành những cấu trúc dạng sợi không hoà tan, được biết có thể dẫn đến một số<br /> bệnh thoái hoá có tiến triển nghiêm trọng như các bệnh Alzheimer và Parkinson,<br /> bệnh bò điên, tiểu đường tuýp II. Vì vậy, nghiên cứu về quá trình cuốn của protein<br /> trong các điều kiện bên trong tế bào là đặc biệt cần thiết. Quá trình này diễn ra<br /> <br /> như thế nào? Bị ảnh hưởng ra sao bởi các quá trình sinh tổng hợp protein tại các<br /> ribosome? Protein làm cách nào để cuốn chính xác và nhanh chóng trong một môi<br /> trường đông đúc bên trong tế bào?<br /> Do các khó khăn gặp phải khi tiến hành các thí nghiệm quan sát trực tiếp trong<br /> cơ thể sống nên các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tính<br /> chất cuốn của protein trong ống nghiệm. Cho đến gần đây, rất nhiều nhóm nghiên<br /> cứu thực nghiệm trên thế giới tập trung vào tìm hiểu cơ chế cuốn của các protein<br /> trong tế bào. Trong khi đó, các nghiên cứu lý thuyết về vấn đề này còn khá nghèo<br /> nàn do hạn chế về tốc độ máy tính. Trong lịch sử hơn 50 năm nghiên cứu về quá<br /> trình cuốn của protein, và khoảng 20 năm nghiên cứu về quá trình cuốn của protein<br /> trong tế bào, chúng ta đã thu được được những thành tựu đáng kể. Các nghiên cứu<br /> gần đây đã tìm thấy bằng chứng cho thấy quá trình cuốn của protein mới sinh xảy<br /> ra đồng thời với quá trình dịch mã bên trong đường hầm thoát của ribosome. Do<br /> tính định hướng của quá trình dịch mã nên quá trình cuốn đồng dịch mã tuân theo<br /> cơ chế cuốn vector (cuốn định hướng). Tốc độ dịch mã có thể ảnh hưởng tới tốc<br /> độ cuốn. Và ngược lại, sự hình thành của các cấu trúc cuốn giúp protein mới sinh<br /> chống lại sự cản trở dịch mã của hầm thoát tác động lên chuỗi SecM. Như vậy, các<br /> nghiên cứu hiện nay chủ yếu tập trung vào quá trình cuốn đồng dịch mã và mối<br /> quan hệ giữa quá trình cuốn và quá trình dịch mã. Do đó, vẫn còn rất nhiều vấn<br /> đề liên quan đến quá trình cuốn của chuỗi mới sinh sau dịch mã và mối quan hệ<br /> giữa quá trình cuốn và quá trình thoát khỏi đường hầm ribosome cần được làm rõ.<br /> Trong khi đó, ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa có nhóm nghiên cứu nào thực hiện<br /> các nghiên cứu về vấn đề này.<br /> Vì vậy, để làm phong phú hơn hiểu biết của chúng ta về quá trình cuốn của<br /> protein, chúng tôi thực hiện nghiên cứu về động lực học cuốn protein trong môi<br /> trường tế bào bằng phương pháp mô phỏng, trong đó tập trung nghiên cứu quá<br /> trình cuốn và thoát ra của protein mới sinh sau dịch mã tại đường hầm thoát ribosome và ảnh hưởng đám đông đại phân tử lên quá trình cuốn protein. Do những<br /> khó khăn gặp phải khi mô phỏng số lượng phân tử, nguyên tử rất lớn nên trong<br /> nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng các mô hình đơn giản hoá cho protein, đường<br /> hầm thoát ribosome và cho các đại phân tử đám đông.<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án<br /> <br /> Nghiên cứu ảnh hưởng của đường hầm thoát ribosome lên quá trình cuốn của<br /> các protein mới sinh và ảnh hưởng của đám đông đại phân tử lên cuốn của protein.<br /> 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án<br /> <br /> Các hiểu biết đại cương về protein và quá trình cuốn của protein được giới<br /> thiệu trong các chương 1, 2, 3 của luận án này. Chương 4 của luận án trình bày các<br /> phương pháp sử dụng để thực hiện mô phỏng và xử lý số liệu. Các kết quả về quá<br /> trình cuốn và thoát ra của protein mới sinh sau dịch mã tại đường hầm thoát của<br /> ribosome được trình bày trong chương 5 của luận án. Các kết quả về tác động của<br /> đám đông đại phân tử lên quá trình cuốn của protein được trình bày trong chương<br /> 6. Chương 7 trình bày các kết luận chung của luận án.<br /> <br /> 3<br /> <br />