Nghiên cứu: Gen chống ung thư được phát hiện trong bông cải xanh

Gần đây, các nhà khoa học vừa đạt được một bước đột phá lớn khác trong nghiên cứu về đặc tính chống ung thư trong bông cải xanh, mở ra con đường mới cho việc trồng các giống rau họ cải với nhiều giá trị dinh dưỡng hơn.

Các nhà khoa học khám phá ra gen chống ung thư quan trọng đang nằm ở bông cải xanh

Vào ngày 2/7, nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Horticulture Research đã tiến hành phân tích bộ gen toàn diện đầu tiên của bông cải xanh (hay còn gọi là súp lơ) và cho ra những kết quả đáng kinh ngạc. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Nông nghiệp Hồ Nam ở Trung Quốc đã sử dụng công nghệ HiFi và Hi-C tiên tiến của Công nghệ sinh học Pacific Biosciences (PacBio) để vẽ thành công bản đồ bộ gen cấp độ nhiễm sắc thể chất lượng cao của bông cải xanh.

Ngoài ra, nghiên cứu này cũng tiết lộ cơ chế tiến hóa của sự đa dạng GSL ở thực vật Brassicaceae (họ cải), nhằm cung cấp những hiểu biết mới về cách thực vật thích nghi với các môi trường khác nhau và phát triển các cơ chế phòng vệ đa dạng.

Một phân tích bộ gen toàn diện của bông cải xanh cho thấy cơ sở di truyền của việc sản xuất glucosinolates (GSL), được biết đến với những lợi ích sức khỏe như đặc tính chống ung thư. Các nhà nghiên cứu đã xây dựng một bộ gen cấp độ nhiễm sắc thể chất lượng cao và xác định các gen thiết yếu chịu trách nhiệm tổng hợp GSL. Nghiên cứu này cung cấp kiến ​​thức có giá trị cho nghiên cứu di truyền tiếp theo và việc trồng các loại cây Brassica với thành phần dinh dưỡng được cải thiện. Cuối cùng là đặt nền tảng cho việc nâng cao lợi ích sức khỏe của các loại rau giá trị này.

Bông cải xanh được biết đến với những lợi ích sức khỏe, chủ yếu là do hàm lượng glucosinolate (GSL) phong phú, có đặc tính chống ung thư và chống oxy hóa. Mặc dù, có nghiên cứu sâu hơn về các loài Brassica nhưng cơ sở di truyền của sự đa dạng GSL vẫn chưa rõ ràng.

Việc hiểu được các cơ chế này là rất quan trọng để cải thiện giá trị dinh dưỡng của bông cải xanh và các loại cây trồng liên quan. Các nghiên cứu trước đây đã xác định được nhiều cấu trúc GSL, nhưng các gen cụ thể và vai trò của chúng trong quá trình sinh tổng hợp GSL vẫn cần được nghiên cứu thêm. Việc giải quyết những khoảng trống này là rất quan trọng để phát triển cây trồng Brassica biến đổi gen nhằm nâng cao lợi ích sức khỏe.

Tổng số bản đồ bộ gen này được chuyển đổi thành văn bản, kích thước tệp là 613,79Mb và contig N50 (một chỉ số quan trọng dùng để đánh giá hiệu quả của việc ghép nối bộ gen) đạt 14,70Mb, tạo nền tảng vững chắc cho nghiên cứu tiếp theo. Phát hiện cốt lõi của nghiên cứu này là xác định các gen chủ chốt chịu trách nhiệm tổng hợp glucosinolates.

GSL là một nhóm các hợp chất được biết đến với đặc tính chống ung thư và chống oxy hóa cao và được cho là nguồn cung cấp lợi ích sức khỏe chính của các loại rau họ cải như bông cải xanh.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng một gen có tên methylthioalkylmalate synthase 1 (BoMAM1) đóng vai trò chính trong quá trình sinh tổng hợp GSL. Bằng cách biểu hiện quá mức BoMAM1 thông qua công nghệ kỹ thuật di truyền, các nhà nghiên cứu đã thành công đáng kể trong việc tích lũy “glucosinolates họ cải loại C4” (C4-GSL) trong bông cải xanh. Phát hiện này không chỉ tiết lộ cơ chế di truyền tổng hợp GSL mà còn mang đến khả năng nâng cao giá trị dinh dưỡng của rau quả thông qua công nghệ chỉnh sửa gen trong tương lai.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự biểu hiện quá mức của BoMAM1 trong bông cải xanh làm tăng đáng kể sự tích lũy C4-GSL, làm nổi bật vai trò quan trọng của nó trong quá trình sinh tổng hợp GSL. Ngoài ra, nghiên cứu còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế tiến hóa của sự đa dạng bản đồ GSL giữa các loài Brassica khác nhau. Những phát hiện này cung cấp sự hiểu biết toàn diện về các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến việc sản xuất GSL, điều này rất quan trọng cho nghiên cứu di truyền trong tương lai và sự phát triển của cây trồng Brassica với các đặc tính dinh dưỡng được nâng cao.

Tiến sĩ Junwei Wang, tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Phát hiện của chúng tôi cung cấp cơ sở cho sự hiểu biết toàn diện về các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp GSL của bông cải xanh. Điều này rất quan trọng để cải thiện di truyền trong tương lai và tăng giá trị dinh dưỡng của loài cây họ cải.”

Đột phá khoa học: Các nhà khoa học Harvard tìm thấy chất chống ung thư trong bông cải xanh

Trước đây, một nhóm nghiên cứu khoa học do các nhà khoa học của Đại học Harvard dẫn đầu đã phát hiện ra rằng một phân tử tự nhiên trong bông cải xanh và các loại cây họ cải khác có thể ức chế sự phát triển của khối u.

Có nhiều nguyên nhân gây ung thư, trong đó có thể là do đột biến gen. Nếu gen gây ung thư đột biến và hoạt động quá mức, chúng có thể gây ung thư. Tương tự như vậy, nếu gen ức chế khối u bị đột biến và mất đi chức năng thì nó cũng sẽ thúc đẩy sự phát triển của bệnh ung thư.

Trong số nhiều gen ức chế khối u, PTEN là một trong những gen bị đột biến phổ biến nhất trong bệnh ung thư ở người. Một khi chức năng của nó bị ảnh hưởng, nó sẽ làm tổn hại đến khả năng ức chế ung thư của cơ thể. Các nghiên cứu trước đây cũng đã xác nhận điều này. Người ta thấy rằng trong tế bào ung thư, nồng độ protein PTEN đã giảm đáng kể.

Các nhà khoa học đã tiến hành một loạt thí nghiệm trên mô hình chuột và tế bào người. Thông qua quá trình kích thích miễn dịch và phân tích khối phổ, họ phát hiện ra rằng một E3 ubiquitin ligases có tên là WWP1 liên kết trực tiếp với protein PTEN, bằng cách thêm ubiquitin vào protein PTEN thì WWP1 thì có thể cản trở quá trình thu nhỏ và định vị màng của PTEN, từ đó ảnh hưởng đến chức năng ức chế khối u của nó.

WWP1 được biểu hiện quá mức ở nhiều loại bệnh ung thư, bao gồm ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vú và ung thư gan. Điều này một lần nữa khẳng định rằng nó đóng một vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của bệnh ung thư.

Sau phát hiện này, các nhà khoa học đương nhiên nghĩ rằng nếu họ có thể ức chế chức năng của WWP1, thì họ có thể giải phóng PTEN và cho phép nó tiếp tục ức chế tế bào ung thư. Sau phân tích cấu trúc của WWP1 các nhà khoa học phát hiện ra một hợp chất tự nhiên có tên “indole-3-carbinol” (I3C) có khả năng ức chế hiệu quả chức năng của WWP1. Hơn nữa, I3C được tìm thấy trong bông cải xanh và rất phổ biến ở các loài thực vật thuộc họ Brassicaceae.

Pier Paolo Pandolfi, giáo sư tại Trường Y Harvard và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đã phát hiện ra một nhân tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển của bệnh ung thư. Và enzyme này có thể bị ức chế bởi một hợp chất tự nhiên có trong bông cải xanh và các loại rau họ cải khác.”

Nghiên cứu này đã thu hút rất nhiều sự chú ý sau khi được công bố. Tạp chí “Khoa học” còn viết một bài báo đặc biệt về nó để giới thiệu giá trị ứng dụng tiềm năng của khám phá này.

Tiến sĩ Yu-Ru Lee, tác giả đầu tiên của nghiên cứu nhấn mạnh ‘các phân tử có nguồn gốc từ bông cải xanh’ có thể ức chế ung thư, nhưng không có nghĩa là ‘ăn bông cải xanh’ có thể ngăn ngừa ung thư. Nếu muốn chuyển nó thành lượng tương đương, để đạt được tác dụng chống ung thư tiềm tàng, bạn cần ăn hơn 2,7 Kilogam rau họ cải sống mỗi ngày, điều này rõ ràng là không thực tế.

Như Giáo sư Pandolfi đã nói, mấu chốt của nghiên cứu này không phải là “ăn nhiều bông cải xanh” mà là tiết lộ một con đường truyền tín hiệu quan trọng và cung cấp mục tiêu chống ung thư đã được chứng minh.

Xem thêm

Bông cải xanh giúp phòng chống ung thư tốt hơn thực phẩm chức năng

Michael Pollan đã nghiên cứu hệ thống thực phẩm không lành mạnh của Mỹ trong gần hai thập kỷ. Ông yêu thích các loại rau họ cải như bông cải xanh vì chúng có đặc…