Di truyền tế bào

1 Di truyền tế bào Nguyễn Như Hiền NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2005 Từ khoá: Di truyền tế bào, AND, Cấu trúc phân tử, Mã di truyền, Cấu trúc gen, Hardy- Weinberg, Tiến hóa vi mô, Thể nhiểm sắc tế bào, T Morgan, C B Bridges, Kiểu nhân, Băng nhiễm sắc, Biến dị, Thường biến, Đột biến gen, Đột biến nhiễm sắc thể, Biến dị di truyền, Quy luật Mendel, Quy luật phân ly, Lai phân tích, Cơ sở tế bào, Hoán vị gen, Chu kỳ sống, Sự phân giao, Phân bào nguyên nhiễm, Sinh sản vô tính, Sinh sản hữu tính, Phân bào giảm nhiễm, Tế bào Soma, Ung thư, Lai tế bào, Tế bào lành, tế bào ung thư Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả Mục lục Lời nói đầu Chương Cơ sở phân tử di truyền tế bào 1.1 ADN – vật chất mang thông tin di truyền 1.1.1 Nhân tố chuyển dạng Griffith 1.1.2 Thí nghiệm A Hershey M Chase 1.1.3 Mô hình cấu trúc phân tử ADN 1.1.4 Sự tái ADN 1.2 Từ ADN đến ARN đến Protein - Sự biểu thông tin di truyền 12 1.2.1 Mã di truyền 12 1.2.2 Sự phiên mã (transcription) 14 1.2.3 Sự dịch mã (translation) 16 1.3 Khái niệm gen hệ gen 18 1.3.1 Cấu trúc gen 18 1.3.2 Hệ gen (genome) Tổ chức hệ gen 23 1.4 Sự điều hòa hoạt động gen 28 1.4.1 Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân sơ 28 1.4.2 Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân chuẩn 30 1.5 Tiến hóa hệ gen 35 1.5.1 Hàm lượng ADN 35 1.5.2 Vốn gen (gene pool) Biến dị di truyền quần thể 36 1.5.3 Phân tích vốn gen Công thức Hardy- Weinberg 37 1.5.4 Tiến hóa vi mô (Microevolution) 38 Chương Thể nhiễm sắc tế bào - tổ chức chứa ADN 41 2.1 Hình thái thể nhiễm sắc 41 2.1.1 Kích thước thể nhiễm sắc 41 2.1.2 Số lượng thể nhiễm sắc 42 2.2 Cấu trúc hiển vi thể nhiễm sắc 44 2.2.1 Thể nhiễm sắc thường thể nhiễm sắc giới tính 44 2.2.2 Trung tiết (Centromere) 48 2.2.3 Thể mút (telomere) 49 2.2.4 Các băng nhiễm sắc (chromosome bands) 50 2.3 Cấu trúc siêu vi thể nhiễm sắc 51 2.4 Học thuyết thể nhiễm sắc Di truyền 52 2.4.1 Thí nghiệm T Morgan 52 2.4.2 Thí nghiệm C B Bridges 54 2.4.3 Cơ sở thể nhiễm sắc quy luật Mendel 55 2.5 Kiểu nhân - Tiến hóa kiểu nhân 56 2.5.1 Kiểu nhân (caryotype) 56 2.5.2 Tiến hóa kiểu nhân tế bào nhân chuẩn (Eukaryota) 61 2.5.3 Nghiên cứu kiểu nhân côn trùng truyền bệnh 66 2.5.4 Phương pháp nhận biết loài 68 Chương Cơ sở tế bào biến dị di truyền 70 3.1 Đặc tính biến dị thể 70 3.1.1 Thường biến 70 3.1.2 Biến dị di truyền 71 3.2 Đột biến gen 71 3.2.1 Đột biến gen đột biến soma đột biến mầm 71 3.2.2 Đột biến gen ngẫu nhiên cảm ứng 72 3.2.3 Đột biến qúa trình ngẫu nhiên tính thích nghi 73 3.2.4 Đột biến qúa trình thuận nghịch 73 3.2.5 Hậu kiểu hình đột biến gen 74 3.2.6 Đa số đột biến có hại lặn 74 3.2.7 Đột biến gây chết có điều kiện 75 3.2.8 Cơ sở phân tử đột biến gen 76 3.2.9 Hệ thống sửa chữa bảo vệ ADN 76 3.3 Đột biến thể nhiễm sắc (chromosome aberration) 81 3.3.1 Đột biến số lượng thể nhiễm sắc 81 3.3.2 Đột biến cấu trúc thể nhiễm sắc 88 3.4 Phương pháp phát đột biến 92 3.4.1 Sử dụng kỹ thuật di truyền, nuôi cấy tế bào phân tích phả hệ phát đột biến 92 3.4.2 Tần số đột biến ngẫu nhiên 96 3.5 Nguyên nhân gây đột biến 98 3.5.1 Tia tử ngoại Thymin dimer 98 3.5.2 Nhân tố xạ 98 3.5.3 Đột biến tạo dẫn xuất bazơ (chất tương tự bazơ) 99 Chương Cơ sở tế bào quy luật phương thức di truyền 101 4.1 Các quy luật Mendel 101 4.1.1 Gregor Mendel đậu vườn 101 4.1.2 Quy luật phân ly (Principle of Segregation) sở tế bào 102 4.1.3 Quy luật phân ly độc lập (Principle of Independent Assortment) sở tế bào105 4.1.4 Lai phân tích 107 4.1.5 Qui luật xác suất 108 4.2 Các phương thức di truyền bổ sung cho qui luật Mendel, sở tế bào phân tử chúng 109 4.2.1 Tính trội không hoàn toàn 109 4.2.2 Hiện tượng đa alen tính đồng trội 109 4.2.3 Hiện tượng liên kết gen (Gene linkage) 110 4.2.4 Hiện tượng hoán vị gen tái tổ hợp di truyền 111 4.2.5 Di truyền liên kết giới tính 113 4.2.6 Sự tương tác gen 113 4.2.7 Di truyền tế bào chất 115 Chương Chu kỳ sống tế bào phân bào 116 5.1 Các thời kỳ chu kỳ tế bào 116 5.1.1 Gian kỳ 117 5.1.2 Pha G1 117 5.1.3 Pha S 117 5.1.4 Pha G2 118 5.1.5 Phân bào 118 5.2 Phân bào nguyên nhiễm 119 5.3.1 Đặc điểm phân bào nguyên nhiễm 119 5.3.2 Các kỳ phân bào 119 5.3.3 Thời gian kỳ điều chỉnh phân bào 122 5.3 Phân bào giảm nhiễm 123 5.3.1 Sinh sản vô tính sinh sản hữu tính 123 5.3.2 Sơ đồ chung phân bào giảm nhiễm 124 5.3.3 So sánh phân bào giảm nhiễm phân bào nguyên nhiễm 127 5.3.4 Thể nhiễm sắc chổi bóng đèn (Lampbrush chromosome) 128 5.3.5 Ý nghĩa phân bào giảm nhiễm 129 Chương Điều chỉnh chu kỳ tế bào 133 6.1 Điều chỉnh chu kỳ tế bào thể đa bào 133 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 Một hệ thống trung tâm phát động qúa trình cần thiết chu kỳ 133 Hệ thống điều chỉnh chu kỳ - phức hệ protein-kinaza 134 Chu kỳ tế bào phôi sớm vai trò MPF 135 Điều chỉnh chu kỳ tế bào nấm men - Các gen mã hóa cyclin Cdk 138 Điều chỉnh chu kỳ tế bào động vật có vú 143 Chương Di truyền tế bào Lai Soma 153 7.1 Sự biệt hóa tế bào soma 153 7.6.2 Sự biệt hóa hình thái chức 153 7.6.2 Sự biệt hóa sinh hóa 153 7.6.2 Sự biệt hóa- hoạt động biệt hóa hệ gen 154 7.2 Lai tế bào soma 154 7.6.2 Lai ghép thực vật 154 7.6.2 Cấy ghép mô động vật 155 7.3 Lai tế bào soma động vật invitro 155 7.6.2 Sự tạo thành ngẫu nhiên tế bào lai soma invitro 155 7.6.2 Lai tế bào sử dụng virut kích thích 157 7.6.2 Các tế bào lai heterocaryon 157 7.6.2 Sự hoạt hóa gen tế bào lai 162 7.6.2 Các bào quan tế bào lai 164 7.4 Lập đồ gen 165 7.5 Lai tế bào soma công nghệ tế bào thực vật 166 7.6.2 Phương pháp tạo tế bào trần (protoplast) 166 7.6.2 Sự liên kết dung hợp tế bào trần 167 7.6.2 Sự phát triển tế bào lai 167 7.6.2 Chọn lọc xác định dòng tế bào lai mô sẹo 167 7.6.2 Ưu lai soma thực vật 168 7.6 Công nghệ tế bào lai thực tiễn sản xuất 169 7.6.2 Tạo chọn lọc giống trồng 169 7.6.2 Sản xuất kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody) 169 Chương Di truyền tế bào Soma ung thư 172 8.1 Bệnh ung thư (cancer) 172 8.2 Sự chuyển hóa ung thư 173 8.2.1 Tế bào lành tế bào ung thư invitro 173 8.2.2 Sự chuyển hóa ung thư lai tế bào 173 8.2.3 Sự chuyển hóa ung thư in vivo 174 8.3 Cơ sở di truyền tế bào ung thư 175 8.3.1 Đột biến thể nhiễm sắc ung thư 175 8.3.2 Các gen gây ung thư (oncogenes) phát sinh ung thư 175 8.3.3 Ung thư vú (breast cancer) 179 8.3.4 U xơ thần kinh (neurofibromatose) 179 8.3.5 Ung thư võng mạc (retinoblastome) 180 8.3.6 Ung thư thận 181 8.3.7 Ung thư kết - trực tràng (colorectal cancer) 181 8.4 Ung thư thất điều dãn mạch (ataxie telangiectasie) 182 8.5 Chẩn đoán chữa trị ung thư 183 8.6 Điều trị bệnh di truyền liệu pháp gen (Genetic therapy) 184 8.5.1 Nguyên lý liệu pháp gen 184 8.5.2 Liệu pháp gen ex vivo 185 8.5.3 Liệu pháp gen in vivo 187 8.5.4 Liệu pháp gen sử dụng oligonucleotit 187 Tài liệu tham khảo 188 Lời nói đầu Giáo trình Di truyền tế bào tài liệu học tập học viên Cao học Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội theo khung chương trình đào tạo sau Đại học Bộ Giáo dục Đào tạo Giáo trình biên soạn nhằm giới thiệu kiến thức chuyên ngành Di truyền tế bào, bao gồm: kiến thức chuyên sâu cập nhật thuộc lĩnh vực khoa học trung gian Di truyền học, Tế bào học Sinh học phân tử Phần chủ yếu ôn lại cách có hệ thống kiến thức Di truyền học Sinh học tế bào kiến thức sở để nghiên cứu chuyên sâu số vấn đề Di truyền tế bào như: tổ chức hoạt động hệ gen, thể nhiễm sắc, di truyền tế bào soma, chu trình tế bào chế phân tử điều chỉnh chu trình Giáo trình đề cập số ứng dụng thực tiễn Di truyền tế bào như: công nghệ tế bào, di truyền tế bào bệnh ung thư v.v Trong phần đầu chương có nêu mục tiêu cần đạt nội dung cuối chương có chủ đề để học viên chuẩn bị thảo luận buổi xêmine, thực tập theo chủ mà học viên cần phải làm Giáo trình dùng làm tài liệu tham khảo cho cán nghiên cứu Trường Đại học hay Viện nghiên cứu có liên quan đến chuyên ngành Di truyền tế bào Tuy nhiên, Di truyền tế bào chuyên ngành rộng lớn, có liên quan đến Di truyền học, Sinh học tế bào Sinh học phân tử, giáo trình đề cập chuyên sâu đến nhiều lĩnh vực mà đề cập số vấn đề cốt lõi Giáo trình chắn nhiều thiếu sót, tác giả chân thành mong muốn nhận nhiều đóng góp ý kiến độc giả để hoàn thiện Tác giả Chương Cơ sở phân tử di truyền tế bào Mục tiêu: Sau học xong chương này, học viên có khả năng: - Trình bày khái niệm gen, hệ gen mã di truyền - Trình bày mô hình chế tái ADN - Trình bày mô hình chế phiên mã, ADN → ARN - Trình bày mô hình chế dịch mã, ADN → mARN → Protein - Trình bày chế điều hòa hoạt động gen - Giải thích sở phân tử tiến hóa 3.1 ADN – vật chất mang thông tin di truyền ADN (axit deoxyribonucleic) hợp chất đại phân tử cấu tạo nên gen thể nhiễm sắc – vật chất quy định đặc tính di truyền biến dị thể sống Chúng ta xem xét lịch sử mà qua nhà sinh vật học khám phá ADN vật chất di truyền 8.1.1 Nhân tố chuyển dạng Griffith Năm 1928 Federick Griffith, nhà sinh vật học người Anh, công bố kết thí nghiệm chuyển nạp (transformation) vi khuẩn gây bệnh viêm phổi (Streptococcus pneumoniae) Ông sử dụng hai chủng vi khuẩn chủng gây bệnh viêm phổi chủng không gây bệnh – chủng lành Chủng gây bệnh có đặc tính gây bệnh có vỏ bảo vệ, chủng lành không gây bệnh vỏ Ông giết chết vi khuẩn nhiệt độ cao đem trộn lẫn vi khuẩn gây bệnh giết chết với vi khuẩn lành sống đem tiêm vào chuột Chuột bị bệnh viêm phổi máu chuột tìm thấy vi khuẩn gây bệnh sống Ông kết luận chủng lành chuyển dạng thành chủng gây bệnh nhân tố (nhân tố quy định bệnh di truyền) chuyển từ chủng bệnh sang chủng lành biến chủng lành thành chủng gây bệnh Các chủng gây bệnh bị chuyển dạng sinh sản cháu mang tính gây bệnh Nhưng Griffith chưa phát chất hóa học nhân tố chuyển dạng Phải đợi đến năm 1944, nhà sinh vật học với nhiều nghiên cứu khoa học khác chứng minh nhân tố chuyển dạng Griffith ADN Tại Viện Nghiên cứu Rockefeller (Mỹ) T Avery cộng tác viên tiến hành nhiều thí nghiệm tỉ mỷ xác đối tượng vi khuẩn mà Griffith nghiên cứu chứng minh nhân tố Griffith giả định có chất ADN, nghĩa ADN vi khuẩn gây bệnh chuyển sang cho vi khuẩn lành, biến vi khuẩn lành thành vi khuẩn gây bệnh có vỏ bảo vệ 8.1.2 Thí nghiệm A Hershey M Chase Năm 1952, hai nhà sinh vật học người Mỹ Affred Hershey Martha Chase tiến hành nhiều thí nghiệm đối tượng thực khuẩn thể (Bacteriophage) T2 virut ký sinh vi khuẩn E coli Bằng phương pháp tách phần ADN protein virut riêng biệt đánh dấu phóng xạ ADN photpho phóng xạ đánh dấu protein sunphua phóng xạ, đồng thời gây nhiễm cho E coli virut có mang ADN protein đánh dấu, ông chứng minh có ADN virut xâm nhập vào tế bào vi khuẩn gây bệnh cho vi khuẩn virut tạo vỏ protein (không có dấu phóng xạ) sinh sản nhiều virut T2 phá huỷ tế bào vi khuẩn Khi đem tiêm trực tiếp ADN T2 vào E coli E coli bị lây nhiễm, tiêm protein T2 vào E coli E coli không bị lây nhiễm Như vậy, nhà nghiên cứu khẳng định vật chất di truyền virut ADN Nhiều virut có vật chất di truyền ARN, ví dụ virut gây bệnh khảm thuốc lá, virut HIV v.v Trong năm 50, nhiều thí nghiệm phân tách ARN protein chứng minh ARN vật chất mang thông tin di truyền Cũng năm 1952, nhà khoa học quan sát thấy tượng gọi tải nạp (transduction) – tượng chuyển tải ADN từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác cách gián tiếp thông qua virut khẳng định vai trò ADN đặc tính di truyền thể Từ phát ADN vật chất di truyền cần phải tìm hiểu chất cấu trúc phân tử ADN 8.1.3 Mô hình cấu trúc phân tử ADN Như phần ta biết ADN ARN axit nucleic Chúng cấu tạo gồm nhiều đơn vị (monomere) gọi nucleotit Các nucleotit liên kết với theo tuyến tính tạo nên mạch trùng hợp (polymere) gọi mạch polynucleotit Năm 1953, nhà sinh học người Mỹ Jame D Watson nhà vật lý người Anh Francis Crick, vào cấu tạo hóa học ADN ảnh chụp tinh thể ADN phương pháp nhiễu xạ Rơngen (do Maurice Wilkins Franklin Rosalind nghiên cứu) công bố mô hình cấu trúc phân tử ADN giới khoa học công nhận năm 1962, hai ông (cùng với Wilkins) nhận giải thưởng Nobel công trình Theo mô hình cấu tạo phân tử ADN Watson Crick phân tử ADN sợi xoắn kép gồm mạch đơn deoxyribonucleotit xoắn với quanh trục trung tâm tưởng tượng, hai tay thang dọc phía liên kết đường – phôtphat, nằm phía bậc thang - liên kết hydro bazơ nitơ hai mạch theo nguyên tắc bổ sung: A - T C - G (hình 1.1) Sợi xoắn kép ADN theo nguyên tắc bổ sung Watson Crick không chứng minh cho công thức Ewin Chargaff tìm trước (A+T)/(C+G) =1 Điều có nghĩa phân tử ADN tổng số nucleotit A T luôn C G, đồng thời sở cấu trúc cho đặc tính quan trọng phân tử ADN phân tử tích thông tin di truyền, phân tử có đặc tính tự tái (ADN > ADN) để truyền thông tin di truyền qua hệ ADN phân tử có đặc tính phiên mã ARN từ dịch mã để tổng hợp protein sở tính trạng hệ thể Hình 1.1 Mô hình sợi ADN xoắn kép 8.1.4 Sự tái ADN Một đặc tính thể sống đặc tính tự sinh sản thể mang tính trạng hình thái sinh lý giống bố mẹ Đặc tính dựa đặc tính tự tái (replication) phân tử ADN qua phân tử ADN mẹ sinh sản hai phân tử ADN giống hệt ADN mẹ thông qua chế phân bào hai phân tử ADN phân ly hai tế bào con, mà hai tế bào mang đặc tính di truyền tế bào mẹ 1.1.4.1 Đặc tính tái ADN Sự tái ADN bảo đảm tính xác chép mã di truyền từ phân tử ADN mẹ sang phân tử ADN nhờ chế đặc biệt Sự tái ADN dựa nguyên tắc khuôn bổ sung, nghĩa mạch đơn ADN dùng làm khuôn theo deoxyribonucleotit (A, C, T, G) lắp ráp theo nguyên tắc bổ sung (A lắp với T, C lắp với G ngược lại) vậy, sợi xoắn kép ADN có trình tự xếp nucleotit giống sợi ADN mẹ Sự tái ADN mang tính nửa bảo tồn nghĩa sợi ADN mang mạch đơn ADN cũ (mạch khuôn) mạch đơn ADN (mạch tổng hợp) Sự tái ADN mang tính định hướng diễn theo hai hướng ngược nhau, vừa liên tục vừa gián đoạn, nghĩa tổng hợp mạch diễn theo hướng 3' - 5' (tức từ đầu đến đầu mạch khuôn) sợi kép ADN, hai mạch đơn ADN xoắn theo hai chiều ngược nên tổng hợp diễn theo hai hướng ngược (một mạch theo hướng 3'5', mạch theo hướng 5'-3') Trong hai mạch khuôn, mạch dùng để tổng hợp mạch cách liên tục (gọi mạch dẫn đầu hay mạch liền - leading strand), mạch tổng hợp gián đoạn (gọi mạch chậm hay mạch gián đoạn - lagging strand) nghĩa tổng 10 hợp đoạn ADN ngắn sau khâu lại tạo thành mạch ADN hoàn chỉnh (hình 1.2) 1.1.4.2 Cơ chế mô hình tái ADN Có nhiều loại protein enzym tham gia vào qúa trình tái ADN: - Phức hệ replixom (replisome) phức hệ đa enzym gồm có: Enzym helicaza có tác động (phối hợp với protein gây bất ổn định gọi SSB) mở xoắn tách đôi sợi ADN kép; Primoxom (primosome) gồm enzym số protein có trách nhiệm tổng hợp đoạn ARN mồi (ARN primer) Các enzym ADN polimeraza I III có vai trò trùng hợp deoxyribonucleotit thành mạch ADN Enzym ATPaza có vai trò thuỷ phân ATP - Enzym ADN- polimeraza II - Enzym topoisomeraza có tác dụng enzym ligaza dùng để khâu đoạn ADN lại với Các enzym ADN polimeraza tác dụng trùng hợp - xúc tác tổng hợp mạch ADN mới, có hoạt tính enzym exonucleaza cắt mạch ADN từ đầu tự (trong lúc endonucleaza lại cắt ADN từ điểm nằm bên sợi) chúng có tác dụng sửa sai – phát cắt bỏ bazơ kết cặp sai giúp cho qúa trình tái xác Phân tử ADN vi khuẩn sợi xoắn kép có dạng vòng Bước vào qúa trình tái bản, phân tử ADN đính vào mesoxom (phần lõm vào màng sinh chất) điểm khởi đầu cho tái bản, vùng có gen khởi đầu (initiator gene) Sự tái điểm khởi đầu Do mở xoắn tách hai mạch nên điểm khởi đầu xuất “con mắt tái bản” dạng vòng tròn gồm hai mạch đơn nối liền với sợi xoắn hai điểm gọi điểm tăng trưởng hay điểm chẻ đôi, từ sợi kép tiếp tục mở xoắn tách hai đầu Ở điểm tách hai mạch tạo nên chẽ ba (gồm hai mạch đơn nối với sợi kép) gọi chẽ ba tái (replication fork, hình 1.2) Sự lắp ráp deoxyribonucleotit diễn chẽ ba sử dụng mạch đơn ADN mẹ làm khuôn Sự mở xoắn tách hai mạch đơn enzym helicaza tác động, đồng thời protein gây bất ổn định SSB (Single Strand Binding) protein bám mạch đơn ngăn không cho chúng xoắn lại với nhau, để chúng làm khuôn tổng hợp mạch Sự xoắn tách đôi hai mạch đòi hỏi cung cấp lượng từ ATP ATP thuỷ phân cho ADP, P lượng nhờ enzym ATPaza replixom Mỗi lần ADN mở xoắn lại làm tăng thêm xoắn sợi kép trước enzym helicaza Sự tăng xoắn dẫn tới làm đứt gãy ADN Enzym topoisomeraza tác động nhân tố làm dãn xoắn cách cắt đoạn ADN qúa xoắn để chúng dãn xoắn khâu nối lại suốt tiến trình hoạt động helicaza Các ADN polimeraza khả khởi đầu cho việc tổng hợp mạch ADN Để khởi đầu cho việc tổng hợp ADN, đòi hỏi phải có đoạn ARN mồi gồm 10 ribonucleotit (ARN primer) Về sau đoạn mồi bị tiêu huỷ bị ADN chỗ Đoạn ARN mồi tổng hợp nhờ enzym primaza (ARN polimeraza phụ thuộc ADN) từ khởi đầu tái - xuất “con mắt tái bản” Do hai mạch ADN xếp song song ngược chiều tiến trình lắp ráp mạch ADN từ hai mạch khuôn không giống Mạch khuôn có hướng 3'- 5' 175 8.3 Cơ sở di truyền tế bào ung thư Nguyên nhân gây ung thư mà nhiều, việc chẩn đoán chữa trị ung thư gặp nhiều khó khăn Hiện nay, người ta cho nhân tố môi trường như: hóa chất, xạ, virut v.v nhân tố tác động gây chuyển hóa tế bào lành thành tế bào ung thư - nhân tố gọi tác nhân gây ung thư (carcinogen) Nhưng chất chuyển hóa ung thư có thay đổi máy di truyền tế bào cụ thể thể nhiễm sắc phân tử ADN tế bào - đột biến thể nhiễm sắc đột biến gen - từ tác động tác nhân gây ung thư tế bào thể kiểu hình đặc thù cho tế bào ung thư 8.3.1 Đột biến thể nhiễm sắc ung thư Từ đầu kỷ XX, nhà khoa học quan sát thấy tượng sai lệch thể nhiễm sắc tế bào ung thư Nhưng nguyên nhân hậu quả? thật khó mà khẳng định Nhiều người cho sai lệch thể nhiễm sắc hậu ung thư Nhưng số nhà nghiên cứu lại khẳng định sai lệch số lượng sai lệch cấu trúc nguyên nhân gây nên ung thư Vấn đề nghi ngờ kéo dài, đến năm 70 kỷ XX giải dứt điểm mà kỹ thuật làm kiểu nhân (caryotip) phương pháp nhuộm cắt băng phát huỳnh quang thể nhiễm sắc nhiều dạng tế bào ung thư hoàn thiện, người ta chứng minh sai lệch thể nhiễm sắc sở di truyền gây nên ung thư Ví dụ, điển hình nghiên cứu kiểu nhân bệnh nhân bị ung thư máu trắng dạng tủy trường diễn (Leucemie Myeloide Chronique - LMC) cho thấy 90% có sai lệch chuyển đoạn thể nhiễm sắc số số 22 Thể nhiễm sắc số 22 bị đoạn, trước gọi thể nhiễm sắc Philadelphi (Ph') phát thành phố Philadelphi nước Mỹ (năm 1960) Về sau người ta phát hàng loạt sai lệch chuyển đoạn thể nhiễm sắc điển hình cho loại ung thư máu trắng khác nhau, ví dụ ung thư máu trắng limphô cấp có chuyển đoạn thể nhiễm sắc số số 11, ung thư máu trắng dạng tủy cấp có chuyển đoạn thể nhiễm sắc số số 21, ung thư limphô Burkitt có chuyển đoạn thể nhiễm sắc số số 14 v.v Mối tương quan logic dạng sai lệch thể nhiễm sắc với dạng ung thư đặc trưng chứng tỏ sai lệch thể nhiễm sắc nguyên nhân gây nên ung thư Sai lệch thể nhiễm sắc trở thành tiêu chí lâm sàng để nhà ung thư học dựa vào để chẩn đoán dạng ung thư Các tế bào ung thư thể nuôi cấy in vivo chủng quần tế bào nhiễm sắc đa dạng từ lưỡng bội đến lệch bội đa bội lệch Trong tế bào ung thư quan sát thấy dạng sai lệch cấu trúc thể nhiễm sắc đoạn chuyển đoạn v.v 8.3.2 Các gen gây ung thư (oncogenes) phát sinh ung thư Vấn đề đặt đột biến gen có phải nguyên nhân gây ung thư không? ung thư có di truyền không? Một thành tựu vĩ đại di truyền học phân tử nửa sau kỷ XX việc phát gen gây ung thư (oncogen) Nhờ kỹ thuật gen đại hợp tác nhiều nước, người ta phát xác định khoảng 70 gen gây ung thư bước đầu làm rõ chế tác động chúng lên qúa trình tăng sinh tế bào, lên chu kỳ phân bào, lên qúa trình tự chết theo chương trình tế bào qúa trình có liên quan đến chuyển hóa tế bào lành thành tế bào ung thư 176 Ngày người ta phát ung thư bàng quang, ung thư xương, ung thư phổi ung thư buồng trứng v.v có liên quan đến gen gây ung thư Ví dụ người ta phát bốn gen gây ung thư gây nên tiến triển ung thư kết tràng ung thư trực tràng người Gen gây ung thư thứ xuất thể nhiễm sắc số gây nên u lành bé lớp biểu mô Gen thứ hai xuất thể nhiễm sắc số 12 gen thứ xuất thể nhiễm sắc số 18 chúng hoạt hóa làm cho khối u lớn dần lên giữ u lành Gen gây ung thư thứ tư xuất thể nhiễm sắc 17 tế bào mang đủ bốn gen gây ung thư u lành biến thành u ác tế bào ung thư bắt đầu di Gen gây ung thư từ đâu đến? Tùy theo nguồn gốc chế tác động, người ta phân biệt ba loại gen gây ung thư Gen gây ung thư xuất đột biến gen xảy qúa trình tái gen mà không sửa chữa, gen điều chỉnh lúc đầu hoạt động bình thường rối loạn chế điều chỉnh nên biến thành gen gây ung thư Gen gây ung thư xuất hiện tượng chuyển đoạn thể nhiễm sắc (ví dụ thể nhiễm sắc 14 18) gây dạng ung thư lymphoma nang Nếu gen gây ung thư tồn gen tinh trùng trứng gen di truyền cho hệ sau Các dạng ung thư vú, ung thư kết tràng, trực tràng, ung thư tuyến tiền liệt thường hay gặp thành viên gia đình Các gen ung thư xuất từ virut gây ung thư 8.3.4.1 Virut - tác nhân gây ung thư - Các gen gây ung thư có nguồn gốc virut gọi v-oncogen Virut thể sống cấu tạo tế bào, chúng cấu tạo gồm lõi axit nucleic (ADN ARN) chứa thông tin di truyền virut vỏ bọc protein có vai trò bảo vệ tạo điều kiện cho virut xâm nhập vào tế bào vật chủ Virut tồn phát triển chúng sống ký sinh tế bào vật chủ Khi virut xâm nhập vào tế bào có hai khả năng: - Virut sinh sản phá huỷ tế bào - ADN virut (hoặc ARN virut phiên mã ngược cho ADN) biến nạp gắn vào ADN tế bào vật chủ chúng tái với ADN tế bào Chính trạng thái biến nạp mà gen virut biến thành gen gây ung thư tế bào mang gen bị chuyển hóa thành tế bào ung thư Các virut gây ung thư virut ADN virut SV40, virut polio, virut Epstein-Barr virut ARN Ví dụ virut B, virut C gây ung thư gan, virut papilloma gây ung thư cổ tử cung v.v Từ lâu người ta biết số lớn virut ARN (retrovirrut) nguyên nhân gây nên ung thư động vật người Từ năm 70 kỷ XX người ta biết rõ chế tác động virut tế bào chủ: chúng nhân lên thành nhiều virut phá hủy tế bào, chúng trạng thái tiềm tàng cách xâm nhập gắn vào thể nhiễm sắc tế bào chủ Hai nhà virut học Temmin Baltimore chứng minh retrovirut xâm nhập vào tế bào chủ ARN chúng phiên mã ngược thành ADN nhờ loại enzym gọi enzym revertaza, sau ADN chúng xâm nhập gắn vào thể nhiễm sắc tế bào chủ (Hai ông giải thưởng Noben công trình này) Các ADN lạ gây đột biến cho ADN chủ gen đột biến trở thành gen gây ung thư: voncogen Ngày người ta phát hàng chục loại adenovirut (virut chứa ADN) 177 retrovirut gây ung thư cho động vật người thông qua v- oncogen Đối với người, retrovirut virut viêm gan B, C v.v không gây bệnh viêm gan siêu vi mà gây nên ung thư gan Các nghiên cứu lai tế bào soma chứng minh ADN virut SV40 biến nạp vào ADN tế bào thể nhiễm sắc số người biến thành gen gây ung thư tác nhân gây chuyển hóa tế bào lành thành tế bào ung thư in vivo in vivo Những gen ung thư (oncogenes) virut gay nên gọi v-oncogen để phân biệt với gen gây ung thư tồn thân hệ gen tế bào - gọi c-oncogen hay gọi proto-oncogen 8.3.4.2 Các proto-oncogen Các gen gây ung thư có nguồn gốc từ đột biến ADN tế bào gọi concogen Các c- oncogen dạng đột biến gen gọi proto- oncogen (gen tiền ung thư) Các gen tiền ung thư lý (có thể ngẫu nhiên, tác động tác nhân gây đột biến hóa chất, phóng xạ v.v.) biến đổi thành gen gây ung thư Các sai lệch thể nhiễm sắc gây nên ung thư biết phần tạo nên oncogen Ngày nhà ung thư học phát xác định hàng chục loại c- oncogen gây nên dạng ung thư khác Người ta phát tế bào tồn nhiều protein có vai trò quan trọng chế điều chỉnh hoạt tính phân bào, giống với protein v-oncogen mã hóa Những protein mã hóa gen thân hệ gen tế bào gọi protooncogen chúng đột biến trở thành c-oncogen Những c-oncogen sai khác với v-oncgen (tức gen ung thư có nguồn gốc từ virut) chỗ chúng có chứa đoạn intron; lúc v-oncogen không chứa intron Nhưng điểm sai khác quan trọng thể chỗ v-oncogen hoạt hóa sản xuất lượng lớn protein có tác động gây nên sinh sản không kiểm soát tế bào biến tế bào lành thành tế bào ung thư lúc c-oncogen bình thường không gây ung thư mà trường hợp chúng bị đột biến dẫn tới phát triển ung thư R Weinberg nghiên cứu ung thư bóng đái người phát thấy c-oncogen đột biến có liên quan đến phát triển ung thư gen c-H.ras bị đột biến (được gọi c-H.ras tương ứng với v-H.ras) Gen c-H.ras đột biến sản xuất số lượng lớn protein đột biến có tác dụng hoạt hóa kích thích tăng sinh tế bào không kiểm soát dẫn tới ung thư hóa Các dạng ung thư khác người ung thư phổi, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư kết tràng, ung thư bóng đái, v.v có liên quan đến đột biến voncogen tế bào soma Tác động gây ung thư v- oncogen c- oncogen thể chỗ: chúng hoạt động (nghĩa chúng phiên mã dịch mã) chúng sản sinh protein enzym có tác động làm rối loạn nhịp điệu tăng sinh tế bào mô quan từ dẫn đến phát triển ung thư 8.3.4.3 Các gen ức chế ung thư (Tumor suppressor genes) Các gen ức chế ung thư gen có ADN tế bào mã hóa cho nhiều loại protein có vai trò kiểm soát (thường ức chế) chu kỳ tế bào mô quan trưởng 178 thành để trì nhịp điệu tăng sinh tế bào định, kiểm soát tự chết theo chương trình tế bào Khi gen bị đột biến hay thay đổi cách hoạt động dẫn đến làm sai lệch protein enzym có vai trò ức chế tăng sinh tế bào, tế bào không bị kiểm soát tự phân bào dẫn tới làm tăng sinh khối lượng mô quan gây ung thư Ngày người ta phát 20 gen ức chế ung thư Bình thường gen ức chế ung thư hoạt hóa sản xuất protein đóng vai trò quan trọng qúa trình phân bào, biệt hóa tế bào, chết tế bào, sửa chữa ADN v.v Các nhà di truyền phân tử phát hàng loạt gen ức chế ung thư như: gen RB-mã hóa cho protein pRB, bị đột biến gây ung thư võng mạc (retinoblastoma), ung thư xương, ung thư bóng đái, ung thư cổ con, ung thư tuyến tiền liệt, protein pRB có vai trò điều chỉnh chu kỳ tế bào Được nghiên cứu nhiều protein p53 (được gọi protein có khối lượng 53 kilodalton) mã hóa gen ức chế ung thư TP53 Sự đột biến soma xảy gen TP53 dẫn tới phát triển nhiều dạng ung thư Người ta chứng minh đột biến gen TP53 có liên quan đến đa số dạng ung thư người Protein p53 đóng vai trò chủ đạo qúa trình đáp ứng tế bào stress Trong tế bào bình thường mức p53 bị xử lý nhân tố gây ung thư, ví dụ phóng xạ ion hóa, mức p53 tăng lên đột ngột chúng trở nên bền hoạt hóa chúng có vai trò ngăn chặn chu kỳ tế bào gây nên tự hoại tế bào (apoptosis) (tuỳ vào nhân tố trung gian) Sự đột biến bất hoạt p53 tiền đề dẫn tới phát triển ung thư Nguyên nhân gây đột biến tác nhân gây ung thư như: hóa chất, phóng xạ, virut, sai nhầm tái ADN không sửa chữa, nguyên nhân khác mà người ta chưa biết rõ Các tác nhân gây ung thư tạo nên gen đột biến từ gen lành, làm hoạt hóa gen gây ung thư Ví dụ, khói thuốc gây biến đổi gen lành thành gen đột biến gây ung thư phổi, khói thuốc nguyên nhân làm hoạt hóa gen gây ung thư phổi sẵn có thể Biết để thấy dù trường hợp tuyệt đối không hút thuốc lá, đừng số người cho ta hút, ta gen ung thư không việc gì, hay bi quan tin vào số mệnh cho mang gen ung thư bị ung thư ta hút trước sau chết Như ta nói phần trên, bệnh ung thư bệnh tế bào soma nghĩa xảy tế bào mô quan sinh dưỡng gan, phổi, da, máu v.v Những đột biến xảy phôi thai nhi bụng mẹ vậy, em bé sinh mang gen ung thư thể Ta thường gọi trường hợp bệnh bẩm sinh Như bệnh bẩm sinh khác với bệnh di truyền chỗ bệnh di truyền truyền lại từ bố mẹ (gen đột biến có sẵn tinh trùng trứng) xuất phát từ giai đoạn phát triển phôi thai nhi Trên sở lý luận rõ ràng bệnh ung thư không di truyền qua hệ cháu Tuy nhiên, không loại trừ trường hợp đột biến gen gây ung thư xảy dòng tế bào sinh dục tồn giao tử rõ ràng chúng di truyền cho đời thông qua hợp tử Khi hợp tử phân bào tế bào thể trưởng thành tế bào cháu mang gen đột biến gây ung thư Các điều tra thống kê cho biết nhiều dạng ung thư ung thư vú, ung thư kết tràng, trực tràng, ung thư tuyến tiền liệt mang tính gia đình nghĩa di truyền từ đời qua đời khác 179 Sau xem xét số bệnh ung thư điển hình gen có liên quan bệnh 8.3.3 Ung thư vú (breast cancer) Ở nước phát triển có khoảng – 10% phụ nữ sau tuổi 50 bị ung thư vú khoảng 2/3 số bệnh nhân bị tử vong Hàng năm Mỹ có 46.000 phụ nữ chết 180.000 phụ nữ chẩn đoán mắc bệnh ung thư vú Trên 90% ca ung thư vú có xuất xứ từ tế bào biểu mô ống tiết sữa Lúc đầu u hình thành ống tiết, sau số tế bào thoát ống tạo u phía ống Các tế bào ung thư di xâm nhập vào xoang ngực, phổi, gan, xương não Các ung thư vú thuộc tuyến sữa da vú Nghiên cứu nhiều gia đình, người ta phát thấy ung thư vú di truyền theo gen ôtôxôm trội biểu sớm (ở tuổi 40) có liên quan đến vế q thể nhiễm sắc số 17 Người ta xác định gen BRCA1 gen gây ung thư vú phát Gen BRCA1 mã hóa cho protein có 1863 axit amin thường dịch mã tinh hoàn, tuyến ức (thymus), vú buồng trứng Tiếp theo người ta phát gen thứ hai gen BRCA2 nằm vế q thể nhiễm sắc số 13 Gen mã hóa cho protein có 3418 axit amin Các gen BRCA1 BRCA2 thuộc loại gen ức chế ung thư, protein chúng đóng vai trò nhân tố phiên mã tham gia vào sửa chữa ADN hỏng Gen BRCA1 BRCA2 đột biến liên quan đến ung thư vú, gen BRCA2 liên quan đến ung thư buồng trứng Gần nhà khoa học phát thêm gen BRCA3 có liên quan đến ung thư vú 8.3.4 U xơ thần kinh (neurofibromatose) Người ta phân biệt hai tip u xơ thần kinh tip tip 8.3.4.4 U xơ thần kinh tip U xơ thần kinh tip (NF1 bệnh Recklindhausen) bệnh ung thư da- thần kinh ngoại biên gây nên, biểu triệu chứng lâm sàng xuất hàng trăm nốt mầu sẫm càfê sữa có đường kính khoảng 15mm khắp thể hàng trăm u ác da vùng thân, chân mặt cuối mắt mọc nhiều nốt sần Trong số trường hợp quan sát thấy nhiều triệu chứng khác tổn thương thành mạch máu, vẹo cột sống, to đầu, chậm lớn, hư hỏng phần thân não Bệnh thường gặp với tần số 1/ 3500 người, có tính gia đình gen ôtôxôm trội qui định Về phương diện tế bào học gen đột biến gây bệnh có tế bào hậu duệ các tế bào mào thần kinh phôi Trong qúa trình phát triển phôi sinh, tế bào mào thần kinh có đặc tính di cư biệt hóa phát triển thành hạch thần kinh giây thần kinh ngoại biên, tế bào sắc tố da Bệnh phát từ 10 – 40 tuổi tử vong di tế bào u ác Những phân tích di truyền cho biết gen có liên quan đến bệnh NF1 nằm vế q thể nhiễm sắc số 17 Gen NF1 tương đối lớn có 360.000 cặp nucleotit gồm 60 exon Gen NF1 mã hóa cho protein gồm 2818 axit amin gọi neurofibromin có tất tế bào, nhiều nơron tế bào thần kinh đệm Neurofibromin có vai trò quan trọng ức chế tăng sinh tế bào, gen NF1 đột biến không hoạt động hoạt động dẫn tới có lượng neurofibromin qúa nên tế bào tăng sinh mạnh dẫn tới ung thư Như vậy, ta xem gen NF1 loại gen ức chế ung thư 180 Nhiều nhà ung thư học cho bệnh u xơ thần kinh có biểu đa dạng triệu chứng lâm sàng gen NF1, mà có nhiều gen đột biến khác có liên quan đến bệnh Người ta phát thêm gen NF3A, NF3B, NF4 NF6 biến dạng gen NF1 có liên quan đến dạng lâm sàng khác bệnh u xơ thần kinh tip 8.3.4.5 U xơ thần kinh tip U xơ thần kinh tip (NF2 u xơ thần kinh trung ương) biểu triệu chứng lâm sàng tạo nên khối u trung ương thần kinh Các khối u trung ương thần kinh phổ biến u nơron thính giác (auditif neurinome) phát triển bao quanh giây thần kinh thính giác (giây VIII hay giây tiền đình - ốc tai) não U nơron thính giác u xuất phát từ tế bào Soan, loại tế bào thần kinh đệm tạo nên bao miêlin giây thần kinh Đối với u nơron thính giác chức thính giác chức cân bị tổn thương, người bệnh thường bị điếc, thăng Có dạng NF2 biểu u màng não (u màng não- meningiome) tức màng bao não thất não tủy sống Người bệnh bị mờ đục thủy tinh thể, rối loạn thị giác Nói chung người bệnh NF2 nặng sống đến tuổi 25 nhẹ không sống qúa tuổi 50 Người ta phát gen NF2 nằm vế q thể nhiễm sắc số 22 có liên quan đến bệnh u xơ NF2 Gen NF2 mã hóa cho protein gọi merlin có vai trò liên kết màng tế bào với xương tế bào Merlin có nhiều tế bào trung ương thần kinh, thủy tinh thể, tế bào que tế bào nón võng mạc, màng sắc tố mắt tế bào Người ta biết gen NF2 loại gen ức chế ung thư chưa rõ gen NF2 bị đột biến merlin sai lệch lại dẫn đến ung thư NF2 hệ trung ương thần kinh 8.3.5 Ung thư võng mạc (retinoblastome) Ung thư võng mạc dạng ung thư mang tính di truyền, dạng u ác tính thường gặp trẻ em tuổi với tần số khoảng 1/20.000 Các u mọc mắt bệnh nhân phẫu thuật cắt bỏ nên bệnh nhân chịu nhiều tổn thương nặng Cũng giống đa số ung thư khác, gen đột biến gây ung thư vừa mang tính gia đình (khoảng 40%- bố mẹ di truyền lại) vừa mang tính tự phát (xuất đời sống cá thể) Người ta xác định gen có liên quan đến bệnh ung thư võng mạc gen RB1 gen ức chế ung thư Trong ca bệnh mang tính di truyền, người ta thấy bệnh nhân mang alen đột biến gen RB1 gây nên ung thư, đột biến ôtôxôm trội, trường hợp ung thư tự phát đột biến xảy alen alen Trong số trường hợp bệnh phát triển thành ung thư xương (osteosarcome), ung thư bóng đái, ung thư phổi, ung thư tụy ung thư vú phụ nữ Người ta xác định gen RB1 nằm vế q thể nhiễm sắc số 13 Gen có độ lớn 180.000 cặp nucleotit, mã hóa cho protein RB1 protein nhân tế bào đóng vai trò đa chức quan trọng Một chức protein RB1 điều chỉnh nhân tố phiên mã gen có vai trò chuyển từ pha G1 sang pha S chu kỳ tế bào, chúng có vai trò ức chế phân bào tăng sinh tế bào Ngoài người ta cho gen RB1 ức chế hoạt động gen gây ung thư Từ ta thấy rõ người mang gen RB1 đột biến dẫn đến tăng sinh tế bào mô hoạt hóa gen gây ung thư phát sinh ung thư Có điều người chưa hiểu có ung thư võng mạc phát triển mạnh nhất? Có thể gen RB1 hoạt động đặc trưng cho tế bào võng mạc mắt 181 8.3.6 Ung thư thận Ung thư thận (nephroblastome) hay gọi ung thư Wilms (WT) ung thư thận thường gặp 1/10.000 trẻ em Ngoài biểu u thận, u biểu tinh hoàn quan khác Bệnh mang tính di truyền gặp khoảng 1% tổng số ca Người ta phát locut gen liên quan đến bệnh; gen WT1 WT2 nằm vế p thể nhiễm sắc số 11, gen WT3 nằm vế q thể nhiễm sắc số 16 gen WT4 nằm vế q thể nhiễm sắc số 17 Chúng gen ức chế ung thư Người ta làm sáng tỏ chế gây ung thư chúng Khi chúng bị đột biến dẫn dẫn đến ung thư Ví dụ, người ta phát em bé tuổi 26 – 40 tháng sau sinh mang u lành (dạng di truyền tự phát), gen WT1 đột biến có mặt tế bào thận Nếu phẫu thuật cắt bỏ sớm u bệnh nhân khỏi bệnh Nếu không 15% ca bệnh bị di không tránh khỏi tử vong Rõ ràng cần thiết phải tìm kiếm phương pháp chẩn đoán ung thư sớm mức độ phát gen đột biến trạng thái hoạt động chúng, để đề trị liệu pháp thích hợp ngăn chặn ung thư phát triển Đó hướng nghiên cứu nhà ung thư học Gen WT1 gồm khoảng 50.000 cặp nucleotit có chứa 10 exon dịch mã tế bào nhiều quan như: thận, cơ, tinh hoàn, lách, tủy sống, não, buồng trứng, tim phổi Protein gen WT1 mã hóa, có vai trò điều hòa qúa trình phiên mã nhiều gen tác động chu kỳ tế bào Đột biến gen WT1 dẫn đến làm rối lọan chu kỳ, rối loạn biệt hóa qúa trình tự chết tế bào, dẫn đến ung thư 8.3.7 Ung thư kết - trực tràng (colorectal cancer) Ống tiêu hóa gồm xoang miệng, hầu họng, thực quản, dày, ruột non ruột già Mỗi phần phát sinh ung thư như: ung thư vòm họng, ung thư dày ung thư ruột già (ung thư kết – trực tràng) Ruột già phần ruột gồm phần kết tràng (colon) đoạn ruột có hình chữ n dài đoạn tận phần trực tràng đổ hậu môn Ung thư kết - trực tràng (CRC) gặp người trẻ Nhưng tuổi 70 đa số (khoảng 1/2 số người) mang u lành CRC Nói chung, có khoảng 10% ca phát triển thành u ác tính di gây tử vong Nếu phát sớm, điều trị cắt bỏ kịp thời tránh nguy hiểm Những triệu chứng lâm sàng ung thư phân có máu, tháo lỏng táo bón, thường đau lâm râm khó chịu vùng bụng Khi u phát triển mạnh di gây nhiều biến chứng quan khác như: dày, ruột non, não, phổi xương Thành ruột kết tràng trực tràng gồm lớp trơn (tạo nhu động ruột) lớp niêm mạc phía gồm nhiều loại tế bào biểu mô tuyến có vai trò tạo nên nhung mao để chế tiết, thu nhận, hấp thụ Trong đa số trường hợp u thường phát triển biểu mô tuyến ruột Bắt đầu tăng sinh qúa mức biểu mô tuyến tạo nên u lồi hình ngón tay (polip) mọc thòi vào ống ruột cắm sâu tận lớp ruột Có khoảng 40% ca u lồi polip (được gọi polipose – adenome) phát triển thành ác tính di Ngoài người ta quan sát thấy dạng ung thư kết- trực tràng không mọc u polip mà dạng nhiều khối mô tăng sinh qúa mức nằm thành ruột (được gọi u không polip) Các tế bào bong di đến phần khác thể gây nguy hiểm 182 Ung thư kết - trực tràng mang tính di truyền người ta phát gen có liên quan đến bệnh Một gen gây u polip gen APC nằm vế q thể nhiễm sắc số (5q21) di truyền theo kiểu ôtôxôm trội Gen mã hóa cho protein APC gồm 2843 axit amin loại protein có nhiều tế bào kể ruột già não Protein có vai trò đa chức đặc biệt có ảnh hưởng tới tăng sinh tế bào Chắc gen APC đột biến làm hỏng protein APC dẫn tới ung thư polip Gen APC loại gen ức chế ung thư Tuy nhiên phát triển ung thư người ta thấy có tham gia nhiều gen đột biến khác gen KRAS, DCC TP53 nằm thể nhiễm sắc khác phối hợp tác động Gen TP53 loại gen ức chế ung thư Trong trường hợp ung thư không polip (còn gọi hội chứng Lynch) gặp với tần số 1/200 dạng ung thư mang tính di truyền phổ biến Hơn gia đình có thành viên bị ung thư không polip, quan sát thấy thành viên bị dạng ung thư khác như: ung thư buồng trứng, con, thận, não, tuyến tụy, dày, thể nhẹ Bệnh thường xuất trước tuổi 45 Nhiều nghiên cứu sở gen ung thư kết - trực tràng không polip cho thấy gen đột biến qui định bệnh đa dạng Người ta ta chứng minh đột biến gen sau có liên quan đến ung thư: Gen Định vị thể nhiễm sắc MSH2 2p22.p21 MLH1 3p21.3 PMS1 2q31.q33 PMS2 7p22 MSH6 2p16 Điều đặc biệt đột biến gen phát sinh từ gen lành thay đổi bé nucleotit ADN đứt lớn Người ta chưa hiểu rõ chế tác động gen đột biến gây nên dạng ung thư kết- trực tràng không polip, người ta giả thiềt gen hoạt động theo kiểu dây chuyền Một gen bị đột biến gây nên triệu chứng lâm sàng, gen thứ hai bị đột biến gây thêm triệu chứng lâm sàng nặng hơn, gen thứ ba, gen thứ tư v.v u lành biến thành u ác 8.4 Ung thư thất điều dãn mạch (ataxie telangiectasie) Ung thư thất điều dãn mạch (AT) gọi hội chứng Louis - Bar, bệnh di truyền theo kiểu ôtôxôm lặn, bắt gặp với tần số 1/70.000 trẻ sơ sinh Biểu triệu chứng lâm sàng đa dạng, bước nghiêng trái vội vàng (thất điều) giọng nói bị rối loạn, phát âm khó khăn Thoái hóa chức vận động diễn nhanh chóng ngồi xe lăn chết vào khoảng 20 - 30 tuổi Sự không điều hòa cử động có nguyên tổn thất tiểu não, thoái hóa chức thần kinh Ngoài bệnh thể triệu chứng dãn tổn thương mạch máu (dãn mạch) mắt, giảm khả miễn dịch, dễ bị nhiễm trùng, dễ bị nhiễm phóng xạ, kéo theo ung thư bạch cầu ung thư limphô ác tính 183 Người ta xác định gen đột biến gốc liên quan đến bệnh AT gọi gen ATM nằm vế q thể nhiễm sắc số 11 (11q22.23) Từ dạng gen đột biến gốc này, biến đổi thành nhiều dạng gen đột biến khác hợp thành họ gen AMT Các protein gen AMT tổng hợp bị sai lệch tác động gây ung thư chúng liên quan đến protein p53 protein có chức qúa trình tự chết theo chương trình tế bào sửa chữa ADN Người ta cho chúng gen ức chế ung thư 8.5 Chẩn đoán chữa trị ung thư Điểm qua số bệnh ung thư thường gặp sở gen có liên quan, người ta đến kết luận: Ung thư bệnh rối loạn điều hòa qúa trình tăng sinh tế bào mô thể Có thể nói thể có loại mô có dạng ung thư Ung thư đột biến gen có vai trò điều chỉnh qúa trình tăng sinh tế bào Nguyên nhân xuất đột biến virut, đột biến thân gen thể Các gen đột biến gọi chung gen gây ung thư (oncogen) Khi chúng hoạt động gây nên ung thư Ngoài có đột biến gen bình thường thể gọi gen ức chế ung thư Thực gen có vai trò trực tiếp hay gián tiếp điều chỉnh phân bào nhịp điệu định theo chương trình qui định nghiêm ngặt thể Các gen ức chế ung thư bị đột biến sinh protein sai lệch dẫn đến làm rối loạn chế phân bào sinh ung thư Các đột biến gen có liên quan đến ung thư sai lệch qúa trình tự tái ADN, qúa trình sửa sai không hết, tác nhân gây ung thư đến từ môi trường virut, chất độc hóa học, phóng xạ v.v Các đột biến xảy tế bào soma thể giai đoạn phôi thai bụng mẹ thể trưởng thành sau sinh (được gọi tự phát) Đột biến xảy dòng tế bào sinh dục, chúng di truyền từ hệ sang hệ khác mang tính gia đình Khi thể mang gen gây ung thư di truyền từ bố mẹ, biết giữ gìn, tránh điều kiện để gen ung thư không biểu khả bị ung thư bị hạn chế Cũng không mang gen ung thư, với sống không lành mạnh không giữ gìn, dễ bị tác nhân ngoại cảnh như: virut, hóa chất phóng xạ v.v tác động gây đột biến cho hệ gen bị ung thư Nếu đột biến xảy tế bào dòng sinh dục di truyền cho đời cháu Vì vậy, cần thiết phải có hiểu biết đầy đủ ung thư để tư vấn, dự đoán, chẩn đoán sớm ung thư có liệu pháp thích hợp để điều trị bệnh ung thư cách hiệu Đặc biệt người không chủ quan với bệnh ung thư, bị ung thư, điều thân phải trì sống lành mạnh, tránh tác nhân độc hại gây ung thư cảnh giác chớm có dấu hiệu phải đến khám bệnh kịp thời Nếu để chậm không tránh khỏi tổn thất tiền bạc, sức khoẻ tử vong đáng tiếc Thường có ba liệu pháp chữa trị ung thư phổ biến phẫu thuật cắt bỏ khối u, chiếu xạ sử dụng hóa chất chống ung thư Theo đà phát triển di truyền học phân tử công nghệ gen, ngày người ta kết hợp phương pháp chẩn đoán, chữa trị ung thư cổ điển với liệu pháp gen chẩn đoán 184 chữa trị ung thư Các nhà công nghệ di truyền kết hợp với công nghệ vi tính phát công nghệ chíp gen, nhằm phát sớm gen sai lệch, phát virut, phát biểu gen bất thường tế bào mô bệnh Sử dụng chip gen để phát virut HIV gây bệnh AIDS, phát đột biến cấu trúc gen ức chế ung thư p53 người áp dụng nhiều bệnh viện chíp gen trở thành hàng hóa thương phẩm Liệu pháp gen sử dụng để chữa trị nhiều bệnh di truyền ung thư Công nghệ nuôi cấy điều khiển biệt hóa tế bào gốc thành tế bào mô, kết hợp với kỹ thuật chuyển gen, tế bào hỏng, gen hỏng thể người bệnh thay tế bào lành, gen lành giống nhà kỹ thuật thay chi tiết, phụ tùng hỏng máy, đặng khôi phục hoạt động bình thường chúng 8.6 Điều trị bệnh di truyền liệu pháp gen (Genetic therapy) 8.5.1 Nguyên lý liệu pháp gen Trước năm 1990 bệnh gen qui định chế tác động gen gây bệnh điều bí mật Hơn đa số bệnh gen qui định bệnh di truyền đa gen, biểu lâm sàng đa dạng đòi hỏi phối hợp nhiều liệu pháp chữa trị khác sử dụng thuốc, phẫu thuật, chế độ dinh dưỡng, truyền thay máu, ghép tủy xương, ghép quan v.v Nhưng tiếc thay thực tiễn điều trị cho thấy liệu pháp kể tạm thời, tốn kém, nhiều không đem lại kết mong muốn, trường hợp bệnh nhân bị phát chậm giai đoạn nguy kịch Nhiều trường hợp bệnh nhân cứu sống, sống đau khổ, nằm chỗ tự phục vụ, vô sinh đem lại đau buồn cho bệnh nhân gia đình Thực tiễn đòi hỏi Y học phải nghiên cứu liệu pháp có hiệu Từ kỹ thuật di truyền đời người ta phân lập, tách chiết gen, chọn dòng gen tái tổ hợp cấy ghép gen vào tế bào khác nhau, vào năm 80 kỷ XX, người ta đề nghị áp dụng liệu pháp gen chữa trị bệnh di truyền Nguyên lý liệu pháp gen bao gồm: tách chiết tạo gen ADN mong muốn, chọn dòng gen, chuyển gen vào tế bào đích để chúng tái tạo nên protein lành cho thể Như vậy, liệu pháp gen chữa bệnh từ gốc, liệu pháp đơn giản để triệt tiêu triệu chứng bệnh Nhiều người khẳng định xét mặt khoa học, kinh tế đạo lý liệu pháp gen tiến hiệu Từ năm 1990 sau thăm dò dư luận quần chúng quan có thẩm quyền, liệu pháp gen thử nghiệm Mỹ hai bé gái bị bệnh SCID bệnh suy giảm miễn dịch có liên quan đến sai lệch enzym adenozin deaminaza (ADA) Kỹ thuật liệu pháp gồm bước: Bước thứ nhất: người ta phân lập chọn dòng gen mã hóa cho enzym ADA Bước thứ 2: tách tế bào limphô người bệnh chuyển gen ADA vào tế bào limphô đem nuôi cấy limphô chuyển gen Bước thứ 3: truyền limphô nuôi cấy cho người bệnh liên tục cách quãng thời gian suốt hai năm Sau bốn năm kể từ ngày bắt đầu điều trị, hai em bị bệnh, người ta quan sát thấy bệnh thuyên giảm đáng kể tìm thấy gen ADA lành tế bào limphô Tiếp theo 185 nhiều trường hợp bị bệnh SCID chữa lịêu pháp gen tương tự Tuy nhiên vài lý chăm sóc, nhiều kết chưa đạt mong muốn, dù chứng minh liệu pháp gen ứng dụng có hiệu không gây nguy hiểm Liệu pháp gen thử nghiệm nhiều nước nhiều bệnh khác Đến năm 1999 có 275 ca thử nghiệm nhiều bệnh di truyền có bệnh ung thư (melanome, ung thư trực tràng, ung thư thận, ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư thần kinh đệm, ung thư da vẩy nến v.v.), bệnh không đông máu, bệnh AIDS, bệnh nhày nhớt, bệnh tăng cholesterol, bệnh thiếu máu v.v Vì lý bảo đảm an toàn y tế nên qui định thử nghiệm điều trị bệnh Mỹ nghiêm ngặt có bệnh di truyền tế bào soma (sai lệch gen tế bào quan dinh dưỡng) áp dụng, bệnh di truyền qua tế bào sinh dục (tức truyền từ đời qua đời khác) chưa phép áp dụng Tại nhiều nước liệu pháp gen bệnh mang tính di truyền cho đời sau, bị pháp luật cấm áp dụng thực tiễn lâm sàng, người ta chưa thể theo dõi hoạt dộng gen thay thể nhận qua nhiều hệ Về nguyên lý ta biết liệu pháp gen soma thay gen lành cho tế bào đích để tế bào tự chữa cho thể Nhưng nhiều vấn đề phức tạp đặt ra: Làm để nhận dạng tế bào đích? Làm tách gen dùng để chữa bệnh? Tỷ lệ tế bào đích cần thay để có hiệu quả? Phải điều chỉnh hoạt động gen chữa để có hiệu quả? Sự hoạt động gen chữa có gây hậu sinh lý xấu cho thể? Các tế bào nhận gen thay hoạt động lâu dài hay phải thay theo thời gian? Mặc dầu liệu pháp gen giai đoạn thử nghiệm, nhiều vấn đề nêu giải số bệnh Song song với liệu pháp thay gen hỏng, nhiều liệu pháp công nghệ gen khác áp dụng sử dụng antisens (một đoạn ADN nhỏ đặc hiệu) để ức chế hoạt động gen đột biến, ribozym (các ARN có tính chất xúc tác enzym) để phân giải mARN sai lệch, bệnh ngăn chặn không tiến triển Liệu pháp gen áp dụng phương thức: phương thức in vivo (trong thể bệnh nhân) phương thức đưa trực tiếp gen chữa bệnh vào quan đích bệnh nhân Phương thức thứ hai phương thức ex vivo (ngoài thể) phương thức chuyển gen thông qua tế bào nuôi cấy invitro thể 8.5.2 Liệu pháp gen ex vivo Công nghệ ghép gen, thay gen chữa bệnh phương thức ex vivo bao gồm nhiều bước: - Lấy tế bào thể nuôi cấy chúng invitro (trong ống nghiệm) - Tách chiết, phân lập gen chữa bệnh - Chuyển gen chữa bệnh vào tế bào nuôi cấy, chọn dòng cho chúng tăng sinh - Cấy ghép tế bào cho bệnh nhân Người ta sử dụng tế bào thân bệnh nhân để ghép cho bệnh nhân (tự ghép), không xảy tượng đáp ứng miễn dịch chống tế bào ghép Các gen chữa bệnh hoạt động ổn định liên tục Để chuyển ghép gen chữa bệnh vào tế bào người ta dùng phương pháp vi tiêm bắn gen trực tiếp vào tế bào, thông thường phải dùng vectơ 186 chuyển gen Hiện nhiều phòng thí nghiệm thường sử dụng retrovirut chuột nhắt làm vectơ để chuyển gen chữa bệnh vào tế bào người nuôi cấy cho kết tốt Tuy nhiên có số trường hợp gây hậu xấu Nhờ nghiên cứu sâu tỷ mỷ hoạt động hệ gen retrovirut, nhà nghiên cứu tìm cách khắc phục nhược điểm tạo vectơ dòng tế bào mang gen chữa bệnh với hiệu cao an toàn Phương pháp ghép tủy xương liệu pháp gen quan trọng để chữa bệnh di truyền Ngày có 20 bệnh chữa phương pháp ghép tủy xương có bệnh thiếu máu nhiều bệnh ung thư khác Chúng ta biết tủy xương đỏ quan quan trọng để tạo máu cho thể Trong tủy xương có tế bào gốc soma đa tiềm nghĩa chúng có khả phân bào biệt hóa cho dạng tế bào máu hồng cầu, dạng bạch cầu, tiểu cầu, đại thực bào tế bào hủy xương Ví dụ, có đột biến dòng biệt hóa tủy xương liệu pháp chuyển gen ex vivo ghép tủy xương cho người bệnh giúp thể tránh bệnh Nhưng có trở ngại tế bào gốc đa tiềm tủy xương có với tỷ lệ vô nhỏ (chỉ vào khoảng 1/10.000 - 100.000) Các nhà khoa học tích cực nghiên cứu để phân lập tăng cao số lượng tế bào gốc tủy xương Người ta tích cực sử dụng loại tế bào gốc khác tế bào máu cuống rốn, tế bào thai, tế bào tái tổ hợp để chuyển gen ghép tế bào mang gen chữa bệnh cho bệnh nhân bị SCID bệnh nhân tăng cholesterol thu kết khả quan Sử dụng tế bào gốc để chuyển ghép gen chữa bệnh gọi công nghệ tế bào gốc Bệnh tăng cholesterol (hypercholesterolemie) bệnh phổ biến mang tính gia đình di truyền theo kiểu đồng hợp lặn Người bệnh thiếu thụ quan màng lipoprotein dạng tỷ trọng thấp (Low Density Lipoprotein-LDL) tế bào gan hậu chất béo có chứa LDL- cholesterol không gan thu nhận chuyển hóa, chúng tích lại dòng máu dẫn tới xơ cứng mạch máu nguyên nhân đột tử mạch vành tim (nhồi máu tim) Những bệnh nhân khó chữa trị thuốc liệu pháp phẫu thuật nong mạch vành tạm thời Nhiều thử nghiệm liệu pháp gen cho bệnh tăng cholesterol đem lại hiệu tốt Người ta lấy tế bào gan bệnh nhân đem nuôi cấy invitro, chuyển ghép ADN tái tổ hợp (vectơ retrovirrut có mang gen thụ quan LDL) vào tế bào gan nuôi cấy Tiếp theo người ta chuyển ghép tế bào chuyển gen vào gan bệnh nhân Bệnh nhân theo dõi qua 18 tháng, gen chuyển hoạt động sản sinh thụ quan LDL, hàm lượng lipit máu giảm, thể phản ứng miễn dịch tình trạng bệnh cải thiện rõ rệt Bệnh nhân cứu sống Công nghệ sử dụng dòng tế bào tự thân bệnh nhân có nhiều ưu điểm không gây đáp ứng miễn dịch, lại bị hạn chế chỗ đủ tế bào để nuôi cấy không đáp ứng kịp thời nguồn tế bào Vì vậy, người ta phải sử dụng nguồn tế bào không tự thân (của người khác) sợi bào, tế bào da, tế bào thần kinh đệm, tế bào gan, bào v.v để nuôi cấy chuyển gen Để tránh tượng chống lại tế bào ghép nhà dược học cho tế bào ghép vào vỏ bọc kiểu viên thuốc nhộng sau chuyển vào quan đích bệnh nhân Protein gen chữa bệnh sản xuất giúp cho bệnh nhân chống lại bệnh, tế bào ghép không bị thải loại, tồn hoạt động Tuy nhiên, gặp khó khăn phải ghép thường xuyên viên nhộng kiểu ta phải uống thuốc thường xuyên Để hoàn thiện kỹ thuật cấy ghép gen ex vivo nhà công nghệ tế bào gốc cố gắng phân lập xác định dòng tế bào gốc phôi tế bào gốc thân, nuôi cấy chọn dòng, 187 lưu giữ lâu dài cần sử dụng Gần dòng tế bào gốc người phân lập chọn dòng Trường Đại học Havard (Mỹ) Đại học Seoul (Hàn Quốc) 8.5.3 Liệu pháp gen in vivo Trong liệu pháp gen in vivo, gen chữa bệnh đưa thẳng vào thể bệnh nhân vào tế bào quan đích, ví dụ gan, tủy xương bị bệnh Trong liệu pháp gen in vivo, vấn đề quan trọng phương thức nạp gen chữa bệnh vào thể bệnh nhân Người ta dùng vectơ để nạp gen Người ta sử dụng kỹ thuật gen tái tổ hợp nghĩa tạo nên ADN tái tổ hợp bao gồm gen sửa chữa liên kết với vectơ chuyển Nhờ có vectơ chuyển nên gen (tức ADN tái tổ hợp) chuyển vào nhân tế bào gắn vào thể nhiễm sắc tế bào gen chuyển hoạt động Các vectơ thường sử dụng plasmid (loại ADN có tế bào vi khuẩn) adenovirut (virut chứa ADN) retrovirrut (virut chứa ARN) Do đó, sử dụng virut vectơ chuyển gen người ta phải làm độc tính gây bệnh chúng sử dụng loại virut không gây bệnh Ngoài người ta có sử dụng phương pháp chuyển gen trực tiếp sử dụng phương pháp vi tiêm (dùng vi phẫu thuật để tiêm ADN) dùng súng bắn gen Đạn viên nhộng vỏ vàng bên chứa gen sửa chữa (có kích cỡ khoảng 1- micron) súng bắn nạp thẳng vào tế bào đích Tuy nhiên sác xuất để gen vào nhân tế bào đích không cao Nhiều bệnh sai lệch gen kể ung thư thử nghiệm phương pháp in vivo mở nhiều khả khả quan, nhà Y học khuyến cáo phải thận trọng để tránh hậu xấu nhiều vấn đề hoạt động gen chuyển thể nhận chưa hoàn toàn sáng tỏ 8.5.4 Liệu pháp gen sử dụng oligonucleotit Oligonucleotit đoạn ADN ARN ngắn thiết kế chọn lọc sử dụng loại thuốc chữa bệnh đặc biệt bệnh sai lệch gen Thuốc tiêm, cấy uống vào thể để chúng phát tán vào mô, tế bào Chúng có tác dụng sửa chữa, tiêu diệt gen hỏng, tiêu diệt mARN sai lệch protein sai lệch, hạn chế bệnh phát sinh Các nhà dược học điều chế antisens ADN ARN-ribozym thuốc oligonucleotit đặc thù có tác dụng chữa nhiều bệnh sai lệch gen Vấn đề thảo luận chương 8: Nêu tiêu chí để phân biệt u lành u ác, tiêu chí phân biệt tế bào lành tế bào ung thư Giải thích sở di truyền tế bào phát sinh ung thư Nêu phân tính gen gây ung thư, gen ức chế ung thư Nêu nhân tố môi trường gây ung thư Nêu nguyên tắc chữa trị ung thư Nêu nguyên lý liệu pháp gen chữa trị ung thư 188 Tài liệu tham khảo Nguyễn Như Hiền (2002) Di truyền công nghệ tế bào soma Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Như Hiền, Trịnh xuân Hậu (2004) Tế bào học (in lần thứ 2) Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội Nguyễn Như Hiền, Chu Văn Mẫn (2002) Sinh học Người Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Như Hiền (2005) Sinh học phân tử tế bào- sở khoa học công nghệ sinh học Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Phạm Thành Hổ (2004) Di truyền học Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Võ Thị Thương Lan (2000) Sinh học phân tử Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội Vũ Văn Vụ Nguyễn Mộng Hùng Lê Hồng Điệp (2005) Công nghệ sinh học tế bào Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Xoanson C., Mecz T., Jang W (1977) Di truyền học tế bào (Sách dịch Nguyễn Tường Anh dịch, Nguyễn Như Hiền hiệu đính) Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Albert B , D Bray, J Lewis, M Raff, K Roberts, J Watson (1994) Molecular Biology of the Cell 3d ed GarlADN Publishing, Inc New York 10 Biotechnologies d' aujourd' hui (1993) Sous la direction de R Julien Publin Paris 11 Blanquet S (1997) Biologie moleculaire Cours de Biologie Ecole politechnique Paris 12 Brown T A (1999) Genomes John Wiley & Sons, Inc New York 13 Baimai, V., R G Andre nd B A Harrison (1984) Heterochromatin variation in the sex chromosomes in Thailand population of Anopheles dirus A (Diptera: culicidae) Can.J.Genet Cytol 26: 633-636 14 Baimai, V (1997) Chromosomal polymorphisms of constitutive heterochromatin and inversion in Drosophila Genetics 85: 85-93 15 Cau P., Seite R (2002) Cours de Biologie cellulaire 3d ed Ellipses edition Marketing S.A Paris 16 Gilbert S F (2000) Developmental Biology 6th ed Sinauer Associates, Inc SunderlADN, Massachusetts 17 D L Hartl, E W Jones (2003) Genetique Les grADNs principes (Traduction par E Dequier) 3d ed Dunod Paris 18 Lodish H., D Baltimore, A Berk, S L Zipursky, P Matsudaria, J Darnell (2001) Molecular Cell Biology 5th ed Scientific American Books New York 189 19 Hartwell L H., L Hood, M L Goldberg, A E Reynolds, L M Silver, R C Veres (2000) Genetics From genes to genomes Mc Graw-Hill companies, Inc New York 20 Pasternak J (2003) Genetique moleculaire humaine (Traduction par D C Bensimon) Ed De Boeck Universite Paris 21 Pollard T D., Earnshaw W C (2004) Cell Biology Saunders An Imprint of Elsevier Philadelphia 22 Smith C A , Wood E J (1999) Cell Biology 2d ed Chapman & Hall New York 23 Snustad D P., Simons M J (2000) Principles of Genetics 2d ed John Wiley & Sons, Inc New York 25 Watson J D (1965) Molecular Biology of the Gene New York Amsterdam 26 White, M J D (1973) Animal cytology and evolution, rd ed Cambridge Univ Press, London [...]... trong tất cả các dạng tế bào Ví dụ, các gen mã hóa cho các enzym của qúa trình đường phân - Những gen đặc thù chỉ hoạt động trong một số dạng tế bào Các gen này chịu trách nhiệm trong sự biệt hóa tế bào về cấu tạo và chức năng Các gen này hoạt động (mở) ở một số tế bào và không hoạt động (đóng) ở một số tế bào khác, ví dụ các gen mã hóa cho hemoglobin hoạt động trong dòng tế bào tuỷ xương biệt hóa... ARN và n Protein - S bi u hi n thông tin di truy n Như ta đã biết, phân tử ADN là vật chất mang thông tin di truyền và thông tin di truyền được di truyền từ thế hệ bố mẹ sang thế hệ con cái thông qua sự tái bản ADN và phân ly ADN về các tế bào con qua phân bào Ở mỗi cơ thể nhất định, thông tin di truyền được thể hiện ở các tính trạng hình thái và sinh lý - được gọi là kiểu hình (phenotype) Các tính trạng... protein trong cùng một tế bào hoặc trong các tế bào khác nhau, ví dụ một gen có thể sản sinh ra các dạng iso của protein dính kết NCAM 140 và 180kDa trong nơron và cơ vân và dạng 120kDa trong các tế bào thần kinh đệm (astrocyte) Sự chế biến ghép nối có thể tạo nên các mARN để dịch mã cho 2 loại protein khác nhau, trong 2 loại tế bào khác nhau, ví dụ cùng một gen nhưng trong tế bào cạnh nang của tuyến... riboxom, đáp ứng sự tổng hợp protein cần thiết cho noãn bào tích lũy chất dinh dưỡng trong noãn hoàng của trứng - Cấu trúc nucleoxom và phiên mã của gen Một vấn đề đặt ra cho các nhà di truyền tế bào phân tử giải quyết là làm sáng tỏ cấu trúc nucleoxom đối với sự phiên mã ở tế bào nhân chuẩn Khi sử dụng tổng hợp các kỹ thuật nghiên cứu về hóa tế bào, sinh hóa đánh dấu phóng xạ, hiển vi điện tử v.v trên... thế thể hiện phương thức đa dạng hóa cơ cấu di truyền (genotip) của cơ thể 8.5.2 Vốn gen (gene pool) Biến dị di truyền trong quần thể Quần thể (population) là đơn vị sinh học bé nhất chịu tác động của tiến hóa Nghiên cứu qúa trình và phương thức di truyền ở mức độ quần thể là đối tượng của di truyền học quần thể (population genetics) Khái niệm chủ yếu của di truyền quần thể là vốn gen (gene pool) là... thiết cho sự biệt hóa tế bào và mô Ví dụ, protein MyoDI tác động trong sự biệt hóa các hợp bào cơ vân, hàm lượng của chúng thay đổi tuỳ theo các giai đoạn phát triển của hợp bào cơ vân MyoDI là protein điều chỉnh phiên mã của các gen mã hóa cho các protein tạo nên các tơ cơ co rút và các protein tạo kênh ion trong màng sinh chất hợp bào cơ Ở giai đoạn cơ bào (myoblast) hàm lượng MyoDI rất ít và được tăng... tích thông tin di truyền được tập hợp thành tổ chức hệ gen (genome) Gen cũng như hệ gen được xuất hiện và tiến hóa trong qúa trình tiến hóa của sự sống Như phần trên đã nói có thể là phân tử ARN xuất hiện trước về sau mới chuyển nhiệm vụ tích thông tin di truyền cho ADN còn ARN chỉ đóng vai truyền đạt thông tin di truyền Hiện nay còn tồn tại nhiều virut sử dụng ARN để tích thông tin di truyền ví dụ virut... chứa các gen tế bào chất (plasmogen) và là cơ sở của di truyền tế bào chất Bảng 2.1 Hàm lượng ADN trong tế bào của các cơ thể sinh vật Độ lớn của hệ gen (106 cặp Nu) Cơ thể + + + + + + + + + + + + + + + Prokaryota - Mycoplasma genitalium - Escherichia coli - Bacillus megaterium + + 0,58 + 4,64 + 30 + Eucaryota + Nấm - Saccharomyces cerevisiae (Nấm men) - Aspergillus nidulans + Động vật đơn bào - Tetrahymena... cấp 2, cấp 3 v.v là cấu trúc không gian đặc thù để thực hiện các chức năng của chúng trong tế bào 18 Hình 1.4 Mô hình qúa trình dịch mã 8.3 Khái ni m v gen và h gen Từ năm 1865, G Mendel khi công bố các quy luật di truyền đã giả định rằng đặc tính di truyền được quy định bởi các “nhân tố” có ở bố mẹ và được di truyền lại cho thế hệ con cái Các “nhân tố” đó quy định các tính trạng kiểu hình như: độ lớn... phức tạp của ADN trong thể nhiễm sắc ADN trong các tế bào của sinh vật nhân chuẩn có khối lượng rất lớn tới hàng chục triệu, hàng tỉ cặp nucleotit Chỉ có một phần nhỏ ADN mã hóa các thông tin di truyền (tạo nên các gen cấu trúc) còn đại bộ phận đóng vai trò điều hòa hoặc không hoạt động Tế bào tổng hợp protein nhiều hay ít là do nhu cầu của từng tế bào hoặc tuỳ từng giai đoạn phát triển của cơ thể ADN ... truyền học Sinh học tế bào kiến thức sở để nghiên cứu chuyên sâu số vấn đề Di truyền tế bào như: tổ chức hoạt động hệ gen, thể nhiễm sắc, di truyền tế bào soma, chu trình tế bào chế phân tử điều... nghiên cứu có liên quan đến chuyên ngành Di truyền tế bào Tuy nhiên, Di truyền tế bào chuyên ngành rộng lớn, có liên quan đến Di truyền học, Sinh học tế bào Sinh học phân tử, giáo trình đề cập... hợp di truyền 111 4.2.5 Di truyền liên kết giới tính 113 4.2.6 Sự tương tác gen 113 4.2.7 Di truyền tế bào chất 115 Chương Chu kỳ sống tế bào phân bào