1.4 .CƠ CHẾ BỆNH SINH BỆNH BẠCH CẦU CẤP
1.6. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ PROTEIN TRONG BỆNH BẠCH CẦU CẤP
DÕNG LYMPHO
1.6.1. Tác động của hệ protein lên hoạt động tế bào
1.6.1.1. Khái niệm về hệ protein
Protein bản chất là một chuỗi acid amin, là sản phẩm đầu ra của gen
trong tế bào. Trình tự các acid amin đƣợc mã hóa bởi các bộ ba nucleotit trên gen, hay nói cách khác, protein là sản phẩm thể hiện hoạt động của gen [139].
1.6.1.2. Biểu hiện và chức năng của protein
Sự biểu hiện hoặc chức năng của các protein đƣợc điều hòa tại nhiều thời điểm, từ phiên mã đến dịch mã và cả sau dịch mã [139]. Sau dịch mã, đa phần các phân tử protein lại bị biến đổi hóa học bởi các tƣơng tác protein- protein, hay các phản ứng với nhóm carbohydrat, phosphate… chính những biến đổi này đóng vai trị chủ yếu trong kích hoạt chức năng của nhiều protein chứ khơng phải đƣợc mã hóa trực tiếp từ gen [82]. Kết quả là từ một gen ban đầu, ta có thể tìm thấy sự đa dạng về biểu hiện, cấu trúc và chức năng của rất nhiều loại protein khác nhau [81]. Một số nghiên cứu cho thấy, từ một gen có thể phát sinh tới sáu protein ở ngƣời [139].
lệch về trình tự gen [132]. 98% số bệnh cịn lại cần đƣợc làm sáng tỏ ở mức độ tƣơng tác giữa các protein [91]. Điều này chứng tỏ, nhiều cá thể có bộ gen hồn tồn bình thƣờng nhƣng vẫn mắc bệnh, ngun nhân có thể là do sự sai lạc trong các cấu trúc và mối tƣơng tác, biểu hiện của các protein [35] [63].
Vì vậy, ngày nay nhiều nghiên cứu đang tập trung vào việc phát hiện các protein chỉ thị bệnh. Protein chỉ thị bệnh là một trong số các chỉ số sinh học (biomarker) đƣợc tạo ra một cách bất thƣờng tại một thời điểm nào đó của đời sống tế bào hoặc bệnh nhân, có tác dụng nhƣ một dấu hiệu báo trƣớc [143]. Sự bất thƣờng này đƣợc biểu hiện thông qua nhiều con đƣờng nhƣ lƣợng protein nhiều hơn bình thƣờng, hoặc protein xuất hiện khơng đúng thời điểm đã đƣợc mã hóa sẵn trong chu trình tế bào. Các protein này thƣờng là sản phẩm của quá trình ghép nối sai các mảnh phiên mã mARN hoặc các dạng biến đổi bất thƣờng sau quá trình dịch mã, vì vậy các bất thƣờng này khơng có ngun nhân là các bất thƣờng gen, không phát hiện đƣợc ở mức độ gen [34]. Nhiều protein chỉ thị bệnh đã đƣợc phát hiện, nhận dạng trong huyết thanh và đã đƣợc phát triển thành kit chẩn đoán bệnh nhƣ: Apolipoprotein AI (Zhang et al., 2004; Kozak et al., 2005) [97] [154].
Nghiên cứu về protein là nghiên cứu về các chức năng của gen, có thể trả lời đƣợc các câu hỏi [60] [98] [143]:
- Phần nào của gen đƣợc biểu hiện?
- Gen biểu hiện ở đâu, khi nào và có bao nhiêu sản phẩm đƣợc biểu hiện? - Các sản phẩm protein bị biến đổi nhƣ thế nào, chúng tƣơng tác với nhau nhƣ thế nào?
Dựa vào các kĩ thuật phân tích protein nhƣ điện di hai chiều nhuộm huỳnh quang (2D-DIGE), sắc kí lỏng khối phổ (LC-MS/MS)… ngƣời ta đã phát hiện ra rất nhiều protein bất thƣờng có liên quan đến bệnh bạch cầu cấp [60] [88]. Sự có mặt với số lƣợng lớn hoặc biểu hiện quá mức của các protein này trực tiếp tác động lên q trình truyền tải thơng tin thúc đẩy tế bào sinh sản không ngừng, gây rối loạn tạo máu [98] [156].
- Protein CREB (response element binding protein): Mã hóa cho nhân tố đáp ứng cAMP, điều khiển các gen chịu trách nhiệm cho các quá trình tăng số lƣợng, sinh trƣởng và biệt hóa tế bào [143]. CREB đƣợc phát hiện có biểu hiện thừa cả ở mức độ phiên mã mARN và protein trong tủy xƣơng ở hầu hết bệnh nhân BCC, là một nguyên nhân thúc đẩy sự tăng sinh liên tục của các tế bào non ác tính. Vì vậy, mức độ biểu hiện của protein CREB đƣợc xem nhƣ một chỉ thị theo dõi diễn biến bệnh BCC [56].
-PRAME (preferentially expressed antigen in melanoma), một loại
kháng nguyên đặc trƣng cho sự xuất hiện của các khối u ác tính, đƣợc nhận thấy có biểu hiện quá mức ở 52.9% bệnh nhi mắc bệnh BCC [111].
1.6.3. Tác động của các protein khác
1.6.3.1. Tác động của các protein bất thường
Mức độ biểu hiện bất thƣờng của các protein trong những trƣờng hợp khơng có bất thƣờng về cấu trúc là một trong những nguyên nhân khiến rút ngắn đời sống bệnh nhân. Tƣơng tự nhƣ vậy là sự xuất hiện của các protein liên quan đến bệnh khác, gây rối loạn chuyển hóa, protein gây bệnh ung thƣ khác đồng thời đều ảnh hƣởng trực tiếp tới khả năng sống tiếp của bệnh nhân [4].
Khi nghiên cứu về cấu trúc protein FLT3 (growth factor receptor tyrosine kinase type III) ở bệnh nhân BCC dòng lympho, Ravandi đã nhận thấy trong các bệnh nhân BCC dịng lympho khơng có đột biến về cấu trúc FLT3, nhƣng bệnh nhân nào có mức độ photphoryl hóa cao thì thời gian thuyên giảm bệnh ngắn hơn đáng kể (độ tin cậy 96%) [119].
1.6.3.2. Protein lai
Mức độ biểu hiện quá mức của một số protein lai (kết quả của chuyển đoạn NST) cũng nhƣ một số protein của tế bào tiền thân đã đƣợc công bố là có ảnh hƣởng rõ rệt tới tồn bộ hệ protein tế bào trong bạch cầu cấp [119].
Những nghiên cứu invivo ở chuột chuyển gen và in vitro ở các tế bào máu đã chứng minh ảnh hƣởng của protein lai tới kiểu hình bệnh bạch cầu cấp do ức chế sự biệt hóa và kích thích sự sống sót của các tế bào tiền thân tạo máu [143]. Sự giảm mức photphoryl hóa tại gốc amino acid Ser63 của protein OP18 đã ảnh hƣởng tới chu kì tế bào, làm kết thúc quá trình phân bào của các tế bào non ác tính, làm tế bào khơng biệt hóa đƣợc hoặc biệt hóa đƣợc rất ít [144].
Khi nghiên cứu các bệnh nhân bạch cầu cấp dịng lympho có chuyển đoạn t(4;11), Yocum và cộng sự đã nhận thấy sự biểu hiện tăng lên của 11 protein. Trong số đó có 6 protein đóng vai trị chất dẫn truyền trong quá trình chết theo chƣơng trình (apoltosis), gây rối loạn quá trình chết tự nhiên của tế bào. Hai protein khác có vai trị trong sự biệt hóa có sự tăng về số lƣợng, dẫn đến giảm sự chống lại của các protein “khách” gây ung thƣ [148].
Những nghiên cứu về proteomics hiện nay gắn liền với hoạt động của Tổ chức Proteome Ngƣời- Human Proteome Organisation (HUPO) [3] [146], với mục đích tìm hiểu:
- Phạm vi, phƣơng thức biểu hiện, hoạt động của hệ protein ở các kiểu tế bào, các kiểu mô khác nhau.
- Sự phân bố protein ở dƣới mức tế bào. - Những cải biến sau dịch mã.
- Mối tƣơng tác với những protein và thành phần khác. - Quan hệ và cấu trúc, chức năng của protein.
Nhƣ vậy, nghiên cứu về protein để có những hiểu biết tổng thể về sự biểu hiện các protein ở những trạng thái sinh lý, phát triển và bệnh lí khác nhau [3].
Những nghiên cứu đã hồn tất về trình tự gen ngƣời cho thấy, trình tự gen là một chiều và hữu hạn, nhƣng hệ protein biểu hiện mang tính đa chiều và có vẻ nhƣ là vô hạn. Hệ protein luôn thay đổi dƣới tác động của mơi trƣờng và những tín hiệu khác đến từ môi trƣờng nội bào [139].
Ở Việt Nam, những nghiên cứu về protein mới đƣợc bắt đầu đƣợc triển khai khi các phịng thí nghiệm trọng điểm về Cơng nghệ Gen và Protein đƣợc thiết lập. Các nghiên cứu chủ yếu dựa trên phân tách protein truyền thống, sau đó điện di một chiều hoặc hai chiều (1-DE/2-DE), xác định các protein bằng các kĩ thuật hóa sinh hoặc miễn dịch, thông qua các đặc tính sinh học (hoạt tính sinh học, đặc tính kháng nguyên- kháng thể…) [3].
Gần đây, tại Viện Công nghệ Sinh học để phân tích đặc tính của protein đã sử dụng một hệ thống Proteomics workflow mới bao gồm hệ sắc kí lỏng
nano đa chiều (nano LC Packing, Dionex, Netherlan) kết nối trực tuyến với hệ thống khối phổ QSTAR®XL MS/MS sử dụng nguồn ion hóa NanoSprayTM (MDS SCIEX/Applied Biosystems) cho phép tự động phân tích và nhận dạng khơng chỉ những protein riêng lẻ mà còn cả hệ protein phức tạp [3][17][21].
Bằng kết hợp các phân tách protein theo điểm đẳng điện, điện di hai chiều (2-DE), sắc kí ái lực, và đặc biệt là sắc kí lỏng nano đa chiều kết nối trực tuyến với hệ khối phổ liên tiếp (nano LC-MS/MS), đã có thể cho phép nhận dạng và xác định hàng ngàn protein khác nhau từ hệ protein huyết thanh ngƣời [32], góp phần đánh giá biểu hiện của hệ protein nói chung và tìm kiếm các chỉ thị protein cho trạng thái bình thƣờng và bệnh lí (Anderson NL et al, 2009) [36].
Trong các nghiên cứu tại Viện Công nghệ Sinh học về protein bệnh lí, khi nghiên cứu về các protein trong huyết thanh bệnh nhân BCC, đã nhận dạng đƣợc protein lai MLL-AF4, một bằng chứng phân tử của sự chuyển vị nhiễm sắc thể giữa tổ hợp gen MLL trên nhiễm sắc thể số 11 (vị trí 11q23) và gen AF4 trên nhiễm sắc thể số 4 (vị trí 4q21) [4] [145].