ADN ty thể – Xét nghiệm di truyền theo dòng mẹ

ADN TY THỂ VÀ ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN THEO DÒNG MẸ

Ty thể là những cấu trúc hình oval cung cấp năng lượng cho tế bào – chúng có ADN riêng của minh, ADN ty thể lưu giữ trong khi bản thân tế bào đã chứa rất nhiều vật liệu di truyền. Vậy tại sao chúng lại đặc biệt như thế? Cùng đi tìm câu trả lời cùng Genplus để khám phá bí ẩn sinh học này.

 1. ADN ty thể là gì?

ADN ty thể (MitochondrialDNA, mtDNAlà ADN nằm trong ty thể, loại bào quan trong các tế bào nhân. Chúng có nhiệm vụ thực hiện chuyển đổi năng lượng hóa học từ chất dinh dưỡng thành một dạng tế bào có thể sử dụng đó là: adenosine triphosphate. Các ADN hầu như đều nằm trong  và là một phần nhỏ của nhân tế bào,

Người ta cho rằng ty thể đã từng là những bộ phận đơn-bào cho tới thời điểm khoảng hơn 1 tỷ năm trước. Chúng bị nuốt chửng bởi các tế bào lớn. Thay vì bị đồng hóa, chúng đã sinh sống và phát triển một mối quan hệ cộng sinh với vật chủ. Từ đó tạo điều kiện hình thành một cuộc sống phức tạp hơn, như các loài thực vật và động vật ngày nay.

ADN ty thể
mô phỏng ADN ty thể

Ở người, AND ty thể mã hóa 37gen và chứa khoảng 16.600 cặp cơ sở và được coi là loại nhiễm sắc thể nhỏ nhất.

Trong 37 gen này bao gồm: 22tRNA, 2rRNA – được gen mã hóa;13 proteins – vùng mã hóa.

2. Đặc trưng của bộ gen ty thể ở người

Trong mỗi ty thể có chứa khoảng 5-10 phân tử mtDNA vòng – là sợi kép AND được khép kín với kích thước rất nhỏ 16.569bp. Bộ gen ty thể (Mitochondrial genome) được hình thành từ tập hợp tất cả các gên trên những AND này trong ty thể. Chúng đựơc chia thành hai chuỗi, chuỗi nặng mã hóa cho 28 gen, chuỗi nhẹ mã hóa cho 9 gen.

                  Đặc điểm bộ gen ty thể:

  • AND ty thể có từ vài trăm đến vài nghìn bản sao chép trong một tế bào. Tùy vào nhu cầu năng lượng trong mô, các tế bào khác nhau sẽ có số lượng bản sao chép khác nhau.
  • Các dạng mARN, tARN, rARN trong ty thể đều được phiên mã từ ADN ty thể. Chúng là cơ sở để ty thể tự tổng hợp lấy một số protein của nó, phục vụ cho hô hấp ty thể – một quá trình sống còn của tế bào.
  • Ty thể có khả năng tự sinh sản bằng cách tự phân đôi ty thể mẹ thành các ty thể con, do có hệ di truyền độc lập. Bộ gen ty thể chứa các gen mã hóa cho khoảng 13 protein riêng. Ngoài ra, ADN ty thể là cơ sở vật chất trong quá trình di truyền nhiễm sắc thể. Ở người thường được gọi là di truyền theo mẹ. Do vậy, di truyền ty thể là một công cụ hữu dụng trong giám định gen và xác định huyết thống, chẩn đoán bệnh ty thể.
  • Bộ gen ty thể không có intron, không có histon bảo vệ nhưng lại phân bố gần chuỗi phosphoryl hóa oxy hóa. Đó là nơi mà các gốc tự do được tạo ra trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Vì vậy, nó làm tăng khả năng đột biến của AND ty thể. Gây ra một số bệnh ty thể di truyền từ mẹ sang con.
  • Chính bởi đặc điểm có nhiều bản sao nên phân tử có thể tồn tại ở 2 dạng đột biến và không đột biến. Gây nên hiện tượng không đồng nhất của đột biến AND ty th%2E. Xác định được mức độ này, việc chẩn đoán bệnh ty thể sẽ chính xác hơn.

 

3. Tại sao có thể xét nghiệm ADN ty thể theo dòng mẹ

Bộ gen ty thể có đặc tính di truyền theo dòng mẹ, và không tái tổ hợp.

Vì thế, theo quy luật, tất cả những người con (cả nam và nữ) đều sẽ được di truyền ADN ty thể của người mẹ. Cứ như vậy ở những đời tiếp theo, người con gái lại tiếp tục di truyền AND ty thể của mình cho con cái họ.

Do đó, hệ ADN ty thể của những người trong dòng họ có cùng nguồn gốc bên ngoại (như chung mẹ, chung bà ngoại,…) là đều giống nhau. Dựa trên cơ sở này, xét nghiệm ADN huyết thống bằng ADN ty thể được áp dụng vào những trường hợp muốn xác định huyết thống theo dòng họ mẹ:

– Anh/ chị – em (cùng mẹ).

– Bà ngoại – cháu (trai, gái)

– Dì – cháu (trai, gái)

– Giám định hài cốt theo dòng mẹ

– Hoặc các mối quan hệ khác miễn là có chung dòng họ ngoại.

4. Đột biến ADN ty thể – Nguyên nhân gây ra bệnh ty thể

Năm 1988, nhà di truyền học Douglas C. Wallace cùng các cộng sự của mình. Đã phát hiện ra đột biến đầu tiên của AND ty thể. Gây bệnh liên quan đến thần kinh thị giác trên hệ gen ty thể ở người. (theo Leber’s hereditary optic neuropathy – LHON).

Đến năm 1988, một bệnh nhân liệt cơ mắt ngoài đang tiến triển mãn tính.( Chronic progressive external ophthalmoplegia – CPEO ), ở mô cơ của người này được được cho là  sự mất đoạn mtDNA gây ra bệnh. Hội chứng Kearns-Sayre (KSS) cũng được phát hiện vào cùng năm.

Cho đến nay, trong bộ gen ty thể người đã xác định được hơn 300 đột biến khác nhau. Trong đó có hơn 200 đột biến có khả năng gây bệnh và đi kèm nhiều hội chứng. Đột biến mất đoạn ở AND ty thể và các đột biến điểm. Có thể gây ra nhiều bệnh ở người – gọi chung là bệnh ty thể.

Những đột biến trong đoạn mtDNA ảnh hưởng đến khả năng sản xuất ATP cho các tế bào. Từ đó gây ra sự rối loạn đa hệ thống. Ảnh hưởng đến nhiều loại tế bào, nhiều loại mô và tổ chức các hệ thống cơ quan. Những bệnh này thường là mãn tính kéo dài,hội chứng di truyền.Bệnh gây ảnh hưởng chủ yếu tới những cơ quan  có mức tiêu thụ năng lượng cao như: gan, thận, tụy, não, hệ tiêu hóa, mắt, tai trong, cơ và tế bào máu.

Tổng kết

Hiện nay, ngành Công nghệ Gen – di truyền đang phát triển rất mạnh mẽ và được ứng dụng sâu rộng vào cuộc sống con người. Chúng ta ngày càng hiểu rõ và năm vững được “chìa khóa mấu chốt” của sự sống. Trong tương lai, con người sẽ tìm ra được nhiều loại bệnh. Và hội chứng khác từ đột biến gen trên bộ gen ty thể. Chúng ta nên nhận định đây là một trong những mắt xích quan trọng. Để tìm ra phương pháp tiếp cận bệnh lý ty thể. Từ đó, sẽ có liệu pháp chữa trị tối ưu và hiệu quả nhất.

 

 

Bài viết có tham khảo tài liệu :

Wallace D. C. et al (1988), “Mitochondrial DNA mutation accociated with Leber’s hereditary optic neuropathy”, Science, 242 (1427-1430). 6. Tuppen H. A., Blakely E. L., and Turnbull D. M. (2010), “Mitochondrial DNA mutations and human disease”, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics, 1797(2), pp. 113-128.