Không chỉ là ‘nhà máy điện’ của tế bào

Một nghiên cứu đột phá vừa được công bố đã tiết lộ rằng ty thể không chỉ sản xuất năng lượng mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì các cấu trúc cơ bản của tế bào. Chúng có thể cân bằng giữa hai chức năng này, đặc biệt trong điều kiện căng thẳng và mang lại hiểu biết sâu sắc về cơ chế sống sót của tế bào, sự tái tạo mô, và cả chiến lược sinh tồn của ung thư.

Từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường, hầu hết chúng ta đã biết ty thể là bào quan chuyển hóa chất dinh dưỡng từ thức ăn thành ATP – phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng. ATP cung cấp năng lượng để thực hiện hàng loạt nhiệm vụ quan trọng như mã hóa ký ức trong não hay giải độc ở gan. Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng chức năng của ty thể không chỉ dừng lại ở việc sản xuất năng lượng mà còn mở rộng sang việc tạo ra các “khối xây dựng” – những nguyên liệu cơ bản giúp tái tạo màng tế bào, protein và DNA.

Câu hỏi lớn: Ty thể cân bằng vai trò như thế nào?

Các nhà khoa học từ Viện Sloan Kettering, dẫn đầu bởi tiến sĩ Craig Thompson, đã tập trung nghiên cứu cách ty thể cân bằng hai vai trò đối lập – sản xuất ATP và xây dựng các thành phần tế bào. Thách thức lớn xuất hiện khi tế bào gặp căng thẳng, chẳng hạn như khi chất dinh dưỡng khan hiếm nhưng nhu cầu ATP và các khối xây dựng lại tăng cao.

Theo tiến sĩ Thompson, “Trong điều kiện căng thẳng, tế bào cần cả năng lượng để chữa lành tổn thương và nguyên liệu để sửa chữa cấu trúc. Làm thế nào để ty thể đáp ứng hai nhu cầu mâu thuẫn này vẫn là một câu hỏi lớn mà chúng tôi muốn trả lời”.

Nghiên cứu cho thấy rằng, thay vì hoạt động đồng nhất, ty thể tự tổ chức thành hai nhóm phụ khác biệt. Một nhóm tập trung vào sản xuất ATP, trong khi nhóm kia ưu tiên tổng hợp các khối xây dựng tế bào. Quá trình này diễn ra nhờ sự biến đổi linh hoạt trong cấu trúc và chức năng của ty thể.

Sự phân công lao động này giúp mỗi nhóm hoạt động hiệu quả hơn trong nhiệm vụ riêng của mình. Nhờ đó, tế bào có thể duy trì sự cân bằng năng lượng và nguyên liệu, ngay cả trong những tình huống khó khăn nhất, chẳng hạn như khi cơ thể cần chữa lành vết thương hoặc đối phó với tình trạng thiếu hụt chất dinh dưỡng.

Vai trò của enzyme P5CS và thay đổi cấu trúc ty thể

Một yếu tố quan trọng trong cơ chế phân công lao động này là enzyme P5CS. Enzyme này chịu trách nhiệm điều phối giữa hai chức năng chính của ty thể bằng cách tạo thành các sợi dài trong một số nhóm ty thể chuyên biệt.

Các nhà khoa học cũng phát hiện rằng các nhóm ty thể giàu P5CS có cấu trúc màng bên trong đơn giản hơn, khác biệt rõ rệt so với ty thể truyền thống với cấu trúc màng gấp nếp phức tạp, thường được gọi là cristae. Điều này cho phép chúng chuyên môn hóa trong việc sản xuất các khối xây dựng tế bào.

Ý nghĩa đối với ung thư và tái tạo mô

Phát hiện này có ý nghĩa đặc biệt đối với nghiên cứu ung thư. Các tế bào ung thư, vốn nổi tiếng với khả năng sống sót trong môi trường khắc nghiệt, thường thể hiện sự thay đổi cấu trúc và chức năng ty thể. Ví dụ, các khối u ung thư tuyến tụy – một loại ung thư cực kỳ hung hãn – cho thấy sự tồn tại của các nhóm ty thể phân tách với chức năng chuyên biệt, điều mà không thấy ở mô bình thường.

“Sự thay đổi này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy khả năng di căn của tế bào ung thư, giúp chúng lây lan nhanh hơn,” Tiến sĩ Thompson nhận định.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng mở ra những triển vọng mới trong lĩnh vực tái tạo mô và lão hóa. Sự thay đổi động học của ty thể có thể là chìa khóa để hiểu cách cơ thể sửa chữa và tái tạo các mô khi già đi, cũng như phát triển các liệu pháp mới nhằm tăng cường khả năng tự phục hồi của cơ thể.

Một phát hiện bất ngờ khác là quá trình phân tách và hợp nhất liên tục của ty thể – một hiện tượng đã được biết đến từ lâu – không chỉ phục vụ mục đích tái chế các thành phần bị hư hỏng mà còn giúp tạo ra các nhóm ty thể với chức năng chuyên biệt.

Điều này đồng nghĩa với việc, dưới tác động của các yếu tố căng thẳng, ty thể không chỉ thích nghi mà còn tái cấu trúc hoàn toàn để đối phó với những nhu cầu sống còn của tế bào.

Nghiên cứu về ty thể không chỉ mang lại hiểu biết mới về sinh học tế bào mà còn mở ra những hướng đi tiềm năng trong y học, từ việc điều trị ung thư đến chống lão hóa. Khả năng điều chỉnh các động lực học ty thể có thể giúp tăng cường hiệu quả của liệu pháp tái tạo mô hoặc phát triển các phương pháp điều trị ung thư nhắm mục tiêu vào chức năng ty thể.

“Chúng tôi đang bước vào một kỷ nguyên mới, nơi hiểu biết sâu sắc hơn về ty thể có thể cách mạng hóa cách chúng ta đối mặt với các thách thức y học hiện đại,” Tiến sĩ Thompson kết luận.

Từ vai trò quen thuộc là “nhà máy điện” của tế bào, ty thể giờ đây được nhận thức như một trung tâm điều phối toàn diện, giúp tế bào thích nghi và tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt. Khám phá về khả năng phân công lao động trong ty thể không chỉ giải đáp những câu hỏi cơ bản của sinh học mà còn mang lại hy vọng lớn lao cho tương lai y học.

Nguồn tin: https://genk.vn/kham-pha-moi-ve-ty-the-khong-chi-la-nha-may-dien-cua-te-bao-2025011112023486.chn