Bạch tuộc chỉnh sửa RNA để ứng phó với sự thay đổi nhiệt độ

Một nghiên cứu mới đã tiết lộ rằng: Bạch tuộc có thể mã hóa lại các protein trong tế bào thần kinh của chúng để bảo vệ não khỏi những thay đổi về nhiệt độ. Khi môi trường trở nên lạnh hơn, loài động vật chân đầu thông minh này sẽ tự sửa lại RNA – sản phẩm từ quá trình phiên mã – để đảm bảo duy trì hoạt động thần kinh.
Tác giả Joshua Rosenthal của Phòng thí nghiệm sinh học biển của Đại học Chicago cho biết "Chúng ta thường nghĩ rằng thông tin di truyền là cố định, nhưng môi trường có thể ảnh hưởng đến cách bạn mã hóa protein và ở động vật chân đầu, điều này xảy ra trên diện rộng".
"Việc tái mã hóa RNA ảnh hưởng tới biểu hiện protein. Ở động vật chân đầu, hầu hết quá trình mã hóa lại là dành cho các protein thực sự quan trọng đối với chức năng của hệ thần kinh. Vậy câu hỏi đặt ra là chúng có sử dụng điều này để thích nghi với những thay đổi trong môi trường vật chất của chúng hay không?"
Không giống như động vật có vú, có thể tự điều chỉnh nhiệt cơ thể để đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ, bạch tuộc không điều nhiệt. Khả năng thích nghi trở nên cần thiết hơn khi sự thay đổi nhiệt độ theo mùa hay khi bạch tuộc di chuyển xuống đáy biển, nhiệt độ nước dao động  gây ra mối đe dọa cho sự tồn tại của chúng. Do đó, chỉnh sửa RNA là cách linh hoạt giúp chúng  tạo ra các protein thần kinh khác nhau trong môi trường ấm nóng và lạnh lẽo.
Việc chỉnh sửa RNA này lần đầu được ghi nhận ở mực ống vào năm 2015, tiếp sau đó là ở bạch tuộc. Tuy nhiên, mục đích của việc này vẫn còn là một bí ẩn.
Nhóm nghiên cứu đã cho bạch tuộc hai chấm California (Octopus bimaculoides) được đánh bắt tự nhiên thích nghi ở nơi có nhiệt độ ấm hoặc lạnh. Hai đến ba tuần sau, họ kiểm tra RNA của chúng và phát hiện ra rằng việc chỉnh sửa đã xảy ra tại hơn 20.000 điểm.
Đồng tác giả Eli Eisenberg của Đại học Tel-Aviv cho biết: “Đây là một hiện tượng toàn cầu. Tuy nhiên, điều này không xảy ra giống nhau: các protein được chỉnh sửa có xu hướng trở thành protein thần kinh và hầu hết các vị trí nhạy cảm với nhiệt độ đều được chỉnh sửa nhiều hơn trong thời tiết lạnh.”
Các thí nghiệm tiếp theo tiết lộ rằng quá trình chỉnh sửa RNA diễn ra nhanh chóng một cách đáng ngạc nhiên: quá trình chỉnh sửa do cảm ứng lạnh diễn ra trong vòng vài giờ, tạo ra những thay đổi đáng kể trong vòng chưa đầy một ngày và đạt trạng thái ổn định trong vòng bốn ngày.
Nhóm nghiên cứu cũng xem xét ảnh hưởng của tất cả những điều này đối với chức năng của hai loại protein, kinesin-1 - một protein vận động thúc đẩy vận chuyển sợi trục, chỉnh sửa điều chỉnh vận tốc vận chuyển xuống các vi ống,và synaptotagmin - thành phần chính của quá trình giải phóng chất dẫn truyền thần kinh phụ thuộc vào Ca2+. Họ phát hiện ra rằng việc chỉnh sửa RNA đã làm thay đổi tốc độ di chuyển của kinesin-1 và phá vỡ khả năng đáp ứng của synaptotagmin.
 

Hình. Sự chỉnh sửa RNA của bạch tuộc để ứng phó với sự thay đổi nhiệt độ (Nguồn: Joshua J.C. Rosenthal và cs., 2023)
Thí nghiệm thứ tư và cũng là thí nghiệm cuối cùng đã chứng minh rằng việc chỉnh sửa RNA để đáp ứng với nhiệt độ cũng xảy ra ở bạch tuộc hoang dã sau sự thay đổi nhiệt độ theo mùa. Điều này đã được báo cáo ở bạch tuộc hai đốm California, cũng như bạch tuộc hai đốm Verrill (Octopus bimaculatus), và các nhà nghiên cứu tin rằng điều này cũng phổ biến ở các loài bạch tuộc và mực khác.
Nguồn: IFLScience, Tạp chí Cell (https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00523-8#%20)