Hãy tưởng tượng một thành phố liên tục bị đe dọa bởi những kẻ xâm lược. Hệ thống phòng thủ của thành phố sẽ triển khai cơ chế phòng thủ tên lửa tinh vi để vô hiệu hóa các mối đe dọa trước khi chúng có thể gây hại. Trong thế giới vi mô, vi khuẩn phải đối mặt với một kịch bản tương tự. Đối với mỗi vi khuẩn kể cả tốt và xấu, có khoảng 10 loại virus, còn được gọi là thực khuẩn thể. Mỗi loại virus này được thiết kế để xâm nhập vào vi khuẩn, gây nhiễm trùng cho vi khuẩn lành tính và góp phần gây ra tình trạng vi khuẩn ác tính kháng kháng sinh.

Một nghiên cứu của trường Đại học Copenhagen mới được công bố trên tạp chí Nature đã tiết lộ cách vi khuẩn sử dụng cơ chế phòng thủ Zorya để tự bảo vệ khỏi các cuộc tấn công của virus. Hệ thống phát hiện và phân hủy ADN của virus trước khi virus nhân lên, giống như hệ thống phòng thủ của thành phố ngăn chặn tên lửa đang bay tới.

Để tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống phòng thủ Zorya, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số kỹ thuật tiên tiến, bao gồm kính hiển vi điện tử lạnh, giúp quan sát các cấu trúc rất nhỏ trong gen và kính hiển vi huỳnh quang, sử dụng các dấu hiệu phát sáng để quan sát bên trong tế bào. Họ cũng tiến hành nghiên cứu protein trên quy mô lớn và các nghiên cứu chức năng khác.

PGS. Nicholas Taylor, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã lấy các gen tạo nên hệ thống Zorya (ZorAB, ZorC và ZorD) và đưa chúng vào vi khuẩn không có hệ thống phòng thủ đó. Khi những vi khuẩn biến đổi này tiếp xúc với nhiều loại virus, chúng thể hiện khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống nhiễm trùng. Nghĩa là hệ thống Zorya có thể trực tiếp chống lại virus mà không tiêu diệt tế bào vi khuẩn”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh để xem xét chi tiết cấu trúc của phức hợp ZorAB và nhận thấy nó hoạt động giống như một động cơ nhỏ chạy bằng proton. Động cơ giúp vi khuẩn phát hiện ra sự tấn công của virus và gửi tín hiệu để kích hoạt các bộ phận khác của hệ thống Zorya. Sau đó, các bộ phận này sẽ phá vỡ ADN của virus, ngăn chặn virus lây lan.

Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về khả năng phòng thủ của vi khuẩn mà còn hứa hẹn cho ra đời những liệu pháp mới chống lại các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh và phát triển các hệ thống kháng virus nhân tạo.

Những phát hiện này cũng có thể dẫn đến các ứng dụng trong tương lai như thiết kế thuốc/chất ức chế ngăn chặn hệ thống phòng thủ ở vi khuẩn ác tính, qua đó cải thiện liệu pháp thực khuẩn lâm sàng. Đây là điểm đặc biệt thú vị trong cuộc chiến chống tình trạng kháng kháng sinh. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung xác định rõ các chi tiết phân tử của hệ thống Zorya và khám phá các ứng dụng tiềm năng của nó trong y học và công nghệ sinh học.

N.P.D. (NASATI), theo Physorg, 1/2025