CHƯƠNG 2. ĐỘT BIẾN GEN MÃ HÓA CYP2D6
2.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘT BIẾN GEN
2.1.1. Các loại đột biến
Là kết quả của sự thay đổi một base trong chuỗi ADN gây bởi tác nhân gây đột biến hoặc sai sót trong sao chép ADN.
Thay thế cặp nucleotid
Phổ biến nhất là chuyển vị, pyrimidin được thay thế bởi pyrimidin khác hay
purin bởi purin khác ( A⇌G , C⇌ T ). Sự chuyển vị, bắt cặp sai có thể gây ra bởi
các acid nitro hoặc các đồng đẳng base như 5-bromo-2-deoxyuridin ( BrdU). Các đột biến điểm ít phổ biến hơn là đảo chuyển, pyrimidin được thay thế bởi purin hay
purin bởi pyrimidin (C/T ⇌ A/G). Đột biến điểm có khuynh hướng đặc trưng là đột
biến điểm có khuynh hướng đặc trưng là đột biến lùi (hồi biến), nghĩa là chuyển lại dạng nguyên thủy. Điều này xảy ra vì lần đột biến tiếp theo tại cùng một điểm có một phần ba cơ hội quay lại chuỗi ban đầu. Có ba loại đột biến điểm tùy theo codon mang đột biến mã hóa:
Độ biến lặn hay còn gọi là đột biến đồng nghĩa: mã hóa cho cùng acid amin, không ảnh hưởng đến protein cuối. Ví dụ, codon GCA hoặc GCG trong mARN đều mang nghĩa là arginin ( Loại này thường đúng với đột biến chuyển vị ở trí thứ 3- base” linh hoạt” của codon ).
Đột biến sai nghĩa : Mã hóa cho các acid amin khác, có thể làm protein không có chức năng. Ví dụ, trong chuỗi protein β-globulin gây bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, GAG mã hóa cho glutamat, nếu thay bằng GUG sẽ mã hóa cho valin.
Đột biến lệch nghĩa có thể gây hậu quả rất nghiêm trọng như thiếu máu tế bào lưỡi liềm, hoặc nhẹ như hemoglobin C ( acid amin vị trí 6 của β-globulin bị thay thế bởi acid amin khác) hoặc không có kiểu hình.
Đột biến vô nghĩa: Mã hóa cho codon kết thúc, có thể làm cụt protein. Tác động của các đột biến vô nghĩa tùy thuộc protein bị cụt bao nhiêu và mức độ cần cho hoạt động của protein.
Đột biến thay thế base có thể xảy ra trong promoter hoặc các vùng điều hòa 5’
của gen hoặc trong intron và có thể ảnh hưởng tới sự phiên mã , dịch mã hoặc mức xoắn bện của ADN. Nhiều β-thalassemia là hậu quả của các đột biến không cấu trúc này ảnh hưởng mức biểu hiện các gen globin. Mức dộ ảnh hưởng tùy thuộc nucleotid bị thay thế và vị trí của nó trong ADN [2].
Hình 8 Mô tả các loại đột biến điểm [2]
((A) Đồng nghĩa (silent); (B, C)Sai nghĩa (missense); (D) Vô nghĩa (nonesense))
Đột biến lệch khung
Các đột biến này do chèn hoặc mất một hoặc nhiều nucleotid trong vùng mã hóa của gen. Điều này làm thay đổi khung đọc, vì các codon là các nhóm ba nucleotid nên có thể có ba khung đọc nhưng chỉ một cái được dùng. Đột biến loại này thay đổi tất cả các acid amin phía sau đột biến và rất dễ tạo sản phẩm không chức năng vì khác hẳn với các protein thường. Ngoài ra, các khung đọc sai thường chứa các codon stop, sẽ làm quá trình tổng hợp protein dừng sớm.
Việc thêm hay bớt một nucleotid vào khung đọc sẽ làm thay đổi các acid amin kể từ đó trở đi. Nếu đột biến thêm hoặc bớt cùng xảy ra trên một phân tử ADN thì do trao đổi chéo giữa các base tương đồng mà đột biến âm có thể sửa chữa lại khung đọc sai do đột biến dương gây ra. Nhờ đó chỉ có acid amin nào nằm giữa hai điểm đột biến bị sai mà thôi. Như vậy đột biến âm đã tác động như một đột biến kìm hãm ngoài gen đối với đột biến dương hoặc ngược lại.
b. Đột biến đa điểm
Các đột biến đa điểm là những thay đổi tác động đến hơn một base, thay đổi từ hai đến hàng ngàn base, nhưng thường nhất là chỉ vài base. Hậu quả thường là xóa bỏ một phần của trình tự mã hóa. Đột biến đa điểm không có tính hồi biến, nghĩa là đột biến được ổn định.
Sự xóa mất đoạn lớn sẽ làm thay đổi hoàn toàn protein tạo ra, thậm chí xóa bỏ đoạn ngắn cũng gây hậu quả nghiêm trọng nếu nó làm thay đổi khung đọc.
Hình..mô tả sự mất một đoạn gen lớn ở bệnh nhân ung thư phổi.
Hình 9 Gen EGFR trong ung thư phổi: p.T751_I759>N [2]
Sự chèn đa điểm có thể xảy ra do gen nhảy hoặc lỗi khi sao chép của các yếu tố lặp lại ( ví dụ các lặp lại AT). Hầu hết khi gen bị chèn sẽ bị lệch khung hoặc thay đổi kết nối trong mARN, cả hai trường hợp này đều làm thay đổi sản phẩm của gen.
Gen nhảy dài tới vài ngàn base (kb) và vì vậy , nó làm ngưng quá trình sao mã và dịch mã của bất kì gen nào chúng xen vào. Gen nhảy có hai loại, retrotransposon và transposon. Các transposon có thể di chuyển trực tiếp từ vị trí này sang vị trí khác của bộ gen, retrotransposon trước hết được phiên mã thành ARN và sau đó lại thành ADN bởi enzym phiên mã ngược và chèn lại vào bộ gen. Transposon rất có ích cho các nhà nghiên cứu làm công cụ để biến đổi ADN trong cơ thể sống.