ÑAÏI HOÏC Y DÖÔÏC TPHCM KHOA KHCB – BOÄ MOÂN SINH HOÏC 1 ĐỘT BIẾN GEN TRỊNH QUỐC SỬ trinhquocsu@ump edu vn 0989985179 1 ĐẠI HỌC Y DƯỢC TPHCM BỘ MÔN SINH HỌC 2 MỤC TIÊU Sau khi học xong, sinh viên phải[.]
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TPHCM BỘ MÔN SINH HỌC ĐỘT BIẾN GEN TRỊNH QUỐC SỬ trinhquocsu@ump.edu.vn 0989985179 MỤC TIÊU Sau học xong, sinh viên phải: Mô tả dạng đột biến ảnh hưởng cấu trúc gen trình tự protein Trình bày chế đột biến phân tử gây bệnh hemoglobin hemophilia CÁC KHÁI NIỆM + ĐBG (Đb điểm) biến đổi nhỏ cấu trúc gen nhiều nguyên nhân ≠ → Biến đổi chức gen + Có thể biến đổi nhiều cặp Nu cặp Nu + ĐBG làm thay đổi trình tự Nu → Các allen ĐBG → Thay đổi thành phần Nu gen Có dạng: Thay thế, đảo, thêm nucleotide ĐBG ảnh hưởng cấu trúc gen a Thay Nu: Thay Nu = Nu khác / mã Có thể gặp vùng mã hóa khơng mã hóa ▪ Đồng chuyển: Pyrimidine: (T – C) (C – T) Purin: (A – G) (G – A) ▪ Đảo chuyển: Pyrimidine ➔ Purin ngược lại → Thay a.a = a.a khác không thay đổi a.a ĐBG ảnh hưởng cấu trúc gen Hậu xảy đột biến thay Nu: b Đảo Nucleotide: Đảo vị trí Nu / mã → Thay đổi a.a = a.a khác ➔ Khi đảo thay Nu / mã → Đột biến điểm ĐBG ảnh hưởng cấu trúc gen c Mất Nucleotide: vài Nu vào trình tự bình thường gen Thường xảy vùng DNA khơng mã hóa (intron) Nếu xảy vùng DNA mã hóa (exon) → Đb lệch khung d Thêm nucleotide: Thêm vài Nu vào trình tự bình thường gen Nếu thêm Nu vùng mã hóa → Đb lệch khung ĐBG ảnh hưởng lên cấu trúc, chức protein Có dạng đột biến: lệch khung, đồng nghĩa, vơ nghĩa, sai nghĩa trung tính a Đột biến lệch khung Sự thêm hay base (Nu) → Các codon sai nghĩa (vô nghĩa) so với codon tương ứng ban đầu Từ điểm biến đổi trở sau, dịch mã bị lệch khung có tính dây chuyền (từ bị sai) → Protein lạ bất hoạt (mất chức năng) b Đột biến đồng nghĩa (Đột biến im lặng) Khi codon mã hóa cho aa bị biến đổi (thường base thứ 3) mã hóa cho aa (tính suy thối mã di truyền) hay đột biến xảy vùng không mã hóa UUU UUC → Phenylalanine c Đột biến vơ nghĩa UAU (Tyrosine) → UAA Khi codon mã hóa cho amino acid biến thành codon: UAA, UAG UGA (là codon kết thúc) không mã hóa cho amino acid → Protein lạ, ngắn chức ĐBG ảnh hưởng lên cấu trúc, chức protein d Đột biến sai nghĩa GAG (a.glu) → GUG (Valine) Khi codon amino acid biến thành codon mã hóa cho amino acid khác làm thay đổi amino acid tương ứng phân tử protein e Đột biến trung tính AAA (Arginine) → AGA(Lysine) Một aa bị thay aa khác: tương tự mặt hóa học gây ảnh hưởng đến chức protein ➔ SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) 10 b.1 Bệnh Hemoglobin S (HbS) Do Linus Pauling đề cập Vernon Ingram chứng minh xảy đột biến gen cấu trúc β – Globin → Hồng cầu có hình liềm, phổ biến châu Phi α2β26Glu→Val ; β6Glu→Val Sickled cell Biến đổi HbA1 → HbS gây bệnh b.1 Bệnh Hemoglobin S Người bệnh dị hợp tử HbA/HbS (βAβS): Có mang alen HbS, thường không biểu bệnh triệu chứng nhẹ, phát bệnh điện di Hb Xét nghiệm: Hồng cầu có loại: HbA HbS Khơng có hồng cầu hình liềm Nếu sống vùng núi cao thiếu O2 → Xuất hồng cầu hình liềm tai biến 22 b.2 Bệnh thalassemia Là bệnh lý tan máu (thiếu máu nặng ứ Fe) phổ biến người, di truyền alen lặn NST thường + Bình thường, số chuỗi α-Globin β-Globin cân để tạo phức hợp α2β2 (HbA1) Do ĐBG làm giảm hay không tạo chuỗi α β-globin pt Hb Nếu: - Chuỗi α giảm khơng có dư thừa chuỗi β → Bệnh α-Thalassemia - Chuỗi β giảm khơng có dư thừa chuỗi α → Bệnh β-Thalassemia (thường gặp VN) b.2 Bệnh β-thalassemia ĐBG làm thiếu hụt không tổng hợp chuỗi β-globin + Nếu đột biến alen β-globin → Không tạo β-globin → βo-thalassemia + Nếu đột biến alen β-globin tạo lượng nhỏ β-globin → β+ β++ thalassemia + Người bệnh β-thalassemia có: - HbF (α2γ2) gia tăng tổng hợp chuỗi α với γ - HbA2 (α2δ2) gia tăng tổng hợp chuỗi α với δ 24 Cơ chế bệnh β-thalassemia + Đột biến vô nghĩa tạo chuỗi β-globin đột biến thay Nu exon (11p15.5) → Bộ mã kết thúc + Đột biến điểm nối (GT AG) intron gây cản trở nối exon → Không tạo mRNA β-globin ➔ Không tổng hợp chuỗi β-globin + Đột biến vùng promoter: thay Nu vị trí hộp TATA CACCC ➔ Giảm tổng hợp chuỗi β-globin 25 Phân loại bệnh β-thalassemia + β-Thalassemia thể nặng (biểu bệnh sớm) Do đột biến alen → KG: βo/βo Triệu chứng: Thiếu máu nặng, truyền máu thường xuyên để sống, vàng da, gan lách to, biến dạng xương mặt Biến chứng: Quá tải Fe gây rối loạn chức quan (tim, ) tử vong sớm 26 Phân loại bệnh β-thalassemia + β-Thalassemia thể trung gian (có triệu chứng nhẹ) Do đột biến alen alen mang đột biến nhẹ → Kiểu gen: β+/β++, β+/β+ , βo/β++ , β+/βo - Do KG thể trung gian thể nặng nhau, phân biệt dựa vào kiểu hình bệnh (chỉ số huyết đồ, đặc điểm Hb) - Bệnh biểu muộn thể nặng không cần truyền máu thường xuyên, sống lâu đến tuổi trưởng thành 27 Phân loại bệnh β-thalassemia + β-Thalassemia thể nhẹ (thể ẩn, thể mang) Có alen bình thường (β) alen đột biến: β+, β++, βo Kiểu gen: β++/β, β+/β βo/β ➔ Hiếm triệu chứng Phát xét nghiệm máu, có thai, nhiễm trùng nặng 28 Điều trị, phòng ngừa bệnh Thalassemia + Truyền máu dùng thuốc ghép tủy xương (tế bào gốc) → Phụ thuộc bệnh thể nặng, vừa hay nhẹ + Tư vấn di truyền trước hôn nhân gia đình có người mang gen bệnh → Cảnh báo hạn chế sinh đẻ + Chẩn đốn trước sinh (giải trình tự DNA) chấm dứt thai kỳ 29 4.2 Bệnh hemophilia Hemo: Máu; Philia: ưa → Hemophilia: Bệnh ưa chảy máu + Là bệnh rối loạn đông máu thiếu yếu tố đông máu nội sinh → Xuất huyết da (máu khó đơng) + Bệnh di truyền liên kết X → Thường gặp người nam dịng họ Có loại: Hemophilia A (thiếu yếu tố đông máu VIII) Hemophilia B (thiếu yếu tố đông máu IX) Hemophilia C (bất thường yếu tố XI) + Hemophilia A bệnh xảy VN cao Bệnh di truyền ĐBG làm thiếu hụt hay chức yếu tố đông máu VIII → Giảm nồng độ hoạt tính yếu tố đông máu VIII máu → Bệnh Yếu tố VIII (Xq28, 26 exon, 2.332 aa) glycoprotein lớn giúp đông máu nội sinh chế đột biến gây thể nặng + Đảo đoạn NST (45-50% trường hợp thể nặng) Đảo đoạn intron 22 gen yếu tố VIII X → Đứt gãy gen yếu tố VIII Đảo đoạn intron so với intron 22, dạng thường gặp + Đb điểm (40-45% trường hợp thể nặng): đột biến thay (ĐB vô nghĩa) Nu (Đb lệch khung) chế đột biến gây thể nặng + Đb đoạn chèn đoạn lớn (2-5% TH thể nặng) - Do tái tổ hợp làm exon toàn gen - Đột biến chèn đoạn lớn (2-5% TH thể nặng) tượng Alu làm đứt gãy gen yếu tố VIII Cơ chế thường gặp thể vừa nhẹ + Mất hay thêm Nu → Đb lệch khung + Thay Nu → Đb sai nghĩa ➔ Chiếm 90-95% bệnh nhân Điều trị, phòng ngừa bệnh hemophila A + Bổ sung yếu tố đông máu VIII để cầm máu sớm tốt bị chảy máu, nhỏ + Tư vấn di truyền trước nhân gia đình có người mang gen bệnh để cảnh báo hạn chế sinh đẻ + Chẩn đoán trước sinh thai nhi mang gen hemophilia (giải trình tự DNA định lượng yếu tố VIII thai nhi) 34 FEEDBACK Nội dung giảng ? Phương pháp giảng dạy ? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ môn Sinh học, Sinh học Di truyền, trang 277 NXB Y học, 2021