Đột biến xôma di truyền qua

Đột biến xôma là gì? Đột biến soma trong một số bệnh ung thư ở người​

Đột biến xôma là gì?

Đột biến xôma đề cập đến một đột biến xảy ra trong các tế bào xôma không phải tế bào sinh dục. Nó sẽ không gây ra những thay đổi di truyền ở thế hệ con cái, nhưng nó có thể gây ra những thay đổi trong cấu trúc di truyền của một số tế bào trong thời đại hiện nay. Hầu hết các đột biến xôma không có ảnh hưởng đến kiểu hình.

​

Một số đột biến soma ở thực vật có thể gây ra những thay đổi nhất định về hình dạng lá và hình dạng nhánh. Thuyết đột biến xôma được Slade đề xuất năm 1959.

Giới thiệu

Lý thuyết này cho rằng sự gia tăng các đột biến soma gây ra mất các gen chức năng và làm giảm sản xuất các protein chức năng. Khi tải lượng đột biến vượt quá giá trị tới hạn, sự già và chết xảy ra. Đột biến xôma khác với đột biến dòng mầm, xảy ra trong các tế bào sẽ trở thành giao tử (tinh trùng và trứng).

​

Các đột biến trong tế bào mầm có thể được truyền cho thế hệ con cái. Đột biến xôma sẽ không gây ra những thay đổi di truyền ở thế hệ con cái, nhưng nó có thể gây ra những thay đổi trong cấu trúc di truyền của một số tế bào trong thời đại hiện nay. Hầu hết các đột biến xôma không có ảnh hưởng đến kiểu hình. Một số đột biến soma ở thực vật có thể gây ra những thay đổi nhất định về hình dạng lá và hình dạng nhánh.

Giải trình

Slade dựa trên hiện tượng thí nghiệm rằng bức xạ ion hóa có thể gây đột biến gen và rút ngắn tuổi thọ của động vật. Nhưng giả thuyết này không thể giải thích tại sao ruồi giấm được chiếu xạ 45Gy lại sống lâu hơn đối chứng. Khi chiếu bức xạ ion hóa vào tế bào sinh tinh của người, chuột, ruồi giấm thì đó phải là những động vật có tuổi thọ cao hơn và khả năng chống bức xạ mạnh nhất, ngược lại, tế bào sinh tinh của người yếu nhất và mạnh nhất là Quả. Ruồi. Sau đó người ta phát hiện ra rằng nếu bức xạ không gây ung thư thì những con chuột bị chiếu xạ cũng có thể kéo dài tuổi thọ.

Thuyết đột biến xôma cho rằng những thay đổi về hình thái tế bào và rối loạn chức năng hoặc mất mát do đột biến là những nguyên nhân quan trọng gây ra sự lão hóa của con người. Khi các alen trên cả hai nhiễm sắc thể trong tế bào lưỡng bội bị tác động bởi một số đột biến, các tế bào con cháu sẽ nhanh chóng bị hình thành, thay đổi chức năng và thậm chí là chết. Có thể thấy rằng sự biến đổi nguyên phân của tế bào lưỡng bội phụ thuộc vào tốc độ gây ra alen này và mức độ khuyết tật gây ra.

Tuy nhiên, các nghiên cứu so sánh tiếp theo về các đột biến gây ra của một số học giả với các giống Drosophila thuần chủng và không thuần chủng của Hoàng Phong, lưỡng bội và đơn bội, cũng như các nghiên cứu nhiễm sắc thể với động vật có vú, không nhất thiết phải có kết quả. Do đó, mối quan hệ chính xác giữa đột biến soma và sự lão hóa vẫn còn được nghiên cứu thêm.

Hình thức di truyền

Dạng di truyền của khối u ác tính có thể được truyền cho con cái thông qua các giao tử; tuy nhiên, dạng khối u ác tính lẻ tẻ có thể do đột biến soma gây ra. Có thể có hai hình thức lây truyền của cùng một khối u ác tính. Các khối u có thể được coi là kết quả của cấu trúc hoặc chức năng bất thường của vật liệu di truyền tế bào gây ra bởi các chất gây ung thư dựa trên chất lượng di truyền của cá nhân, đặc biệt là trên cơ sở tính nhạy cảm di truyền của cá nhân với các khối u. Hầu hết sự bất thường này không phải do tế bào mầm di truyền mà do đột biến gen mới xuất hiện trong tế bào xôma. Các tế bào tiền ung thư bị đột biến phát triển thành khối u dưới tác động của một số yếu tố thúc đẩy ung thư. Vì vậy, một số người tin rằng hầu hết các khối u có thể được coi là một bệnh di truyền soma.

Trong tự nhiên, đột biến gen thường xảy ra, nếu đột biến xảy ra ở các gen liên quan đến tăng sinh tế bào có thể làm cho tế bào thoát khỏi sự kiểm soát sinh trưởng bình thường và biểu hiện ra kiểu hình của tế bào ác tính.

Nhiều chất gây ung thư có khả năng gây đột biến. Hầu hết chúng có thể gây tổn thương DNA. Những hư hỏng này có thể được sửa chữa và cũng có thể dẫn đến chết tế bào. Nếu quá trình sửa chữa DNA diễn ra không bình thường, các tế bào có thể tiếp tục sống sót, nhưng chúng sẽ trở thành các tế bào ung thư tiềm ẩn. Ví dụ, trong xeroderma pigmentosum, các tế bào không thể được đào thải và sửa chữa bình thường sau khi DNA bị tổn thương bởi tia cực tím do thiếu Các enzym sửa chữa DNA, kết quả là ung thư da xảy ra.

Vì khối u là kết quả của đột biến soma, nó có nguồn gốc từ một tế bào đột biến đơn (đơn dòng). Nhiều quần thể tế bào khối u có sai lệch nhiễm sắc thể và isoenzyme giống nhau, đây là bằng chứng của lý thuyết đơn dòng về sự hình thành khối u.

Hai đột biến có nghĩa là sự biến đổi ác tính của một số tế bào đòi hỏi hai hoặc nhiều đột biến. Đột biến thứ nhất có thể xảy ra trong tế bào mầm hoặc do cha mẹ di truyền. Đó là đột biến tiền hợp tử, hoặc có thể xảy ra trong tế bào xôma; đột biến thứ hai đều xảy ra trong chính tế bào xôma, đó là hai đột biến (hit). Lý thuyết hai đột biến cung cấp một lời giải thích hợp lý cho sự xuất hiện của một số khối u di truyền, chẳng hạn như u nguyên bào võng mạc. Loại u nguyên bào võng mạc di truyền khởi phát rất sớm và thường là hai bên hoặc nhiều bên. Điều này là do tất cả các tế bào trong toàn bộ cơ thể của trẻ đều có đột biến di truyền khi sinh ra, và chỉ một đột biến (đột biến thứ hai) sau khi một tế bào nguyên bào võng mạc nhất định tái phát sau khi sinh. Sẽ biến đổi thành tế bào khối u nên dễ biểu hiện hai bên hoặc nhiều khối. Sự xuất hiện của u nguyên bào võng mạc không di truyền đòi hỏi cùng một tế bào tích lũy hai đột biến sau khi sinh và cả hai đều xảy ra trên cùng một vị trí, do đó xác suất rất nhỏ, do đó, khởi phát muộn, không di truyền và chủ yếu là đơn lẻ bên, nhưng nếu locus đã bị đột biến một lần thì khả năng xảy ra đột biến lần 2 cao hơn, đây cũng là lý do tại sao có quá ít khối u không di truyền.

Một cái nhìn khác

Một số học giả tin rằng quá trình sinh ung thư tế bào soma không nhất thiết phải thay đổi cấu trúc di truyền. Khi các chất hoặc yếu tố khác ngoài gen như protein, ARN và màng sinh học bị thay đổi, những thay đổi này cũng có thể làm cho các gen liên quan đến tăng trưởng và biệt hóa ngừng hoạt động hoặc bất thường. Bắt đầu, tại thời điểm này, các tế bào cũng có thể biến đổi thành tế bào ung thư, quan điểm này được gọi là lý thuyết điều hòa ngoại tiết. Nghiên cứu về dấu ấn di truyền trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng việc chỉnh sửa gen như methyl hóa cũng có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen liên quan đến khối u, do đó thúc đẩy sự biến đổi tế bào.

Đột biến soma trong một số bệnh ung thư ở người

Các nhà nghiên cứu từ Genentech, Affymetrix và Đại học Bang Pennsylvania đã sử dụng công nghệ phát hiện sửa chữa không phù hợp và các phương pháp bổ sung để phát hiện đột biến soma trong một số bệnh ung thư ở người. Bài báo được đăng trên ấn bản trực tuyến của "Nature" vào ngày 28 tháng 7.

Các nhà nghiên cứu đã thu thập khoảng 1500 gen mã hóa trong hàng trăm khối u vú, phổi, buồng trứng, tuyến tiền liệt và tuyến tụy và phát hiện ra gần 2.600 đột biến soma, bao gồm hơn 2.400 chưa được báo cáo trước đây. Như dự đoán, các loại đột biến và tần số đột biến thay đổi theo các loại khối u, nhưng nhiều gen bị ảnh hưởng thường rơi vào các con đường liên quan đến khối u.

Somasekar Seshagiri, chuyên gia sinh học phân tử của Genentech và là tác giả tương ứng của bài báo, và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng công nghệ phát hiện sửa chữa không phù hợp và công nghệ tilingarray của Affymetrix để phát hiện đột biến soma trong khoảng 4 triệu cơ sở DNA trong 441 khối u. Những khối u này bao gồm 183 khối u ở vú, 134 khối u ở phổi khối u, 58 khối u buồng trứng, 58 khối u tuyến tiền liệt và 8 khối u tuyến tụy.

Công nghệ phát hiện sửa chữa không phù hợp được phát triển bởi Malek Faham, một nhà nghiên cứu tại Affymetrix và được xuất bản trên tạp chí "NatureMethods" vào năm 2007. Nó sử dụng cơ chế sửa chữa DNA được hướng dẫn bởi sự metyl hóa của E. Coli để tìm ra sự không phù hợp giữa một mẫu DNA và các alen chung. Tùy thuộc vào sự hiện diện hay không có đột biến mà vi khuẩn thay đổi tính kháng kháng sinh.

Lần này, các nhà nghiên cứu đặc biệt chú ý đến các gen có thể đóng vai trò trong ung thư hoặc các quá trình liên quan, đồng thời phân tích các exon mã hóa và các vị trí nối liền kề của 1.507 gen.

Tổng cộng, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy 2576 đột biến tế bào soma ảnh hưởng đến 967 gen. 95% các đột biến là mới và chưa được báo cáo trong các nghiên cứu ung thư trước đây hoặc không có trong cơ sở dữ liệu. Trong số các gen thường xuyên biến đổi, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một số gen kinase protein và gen mã hóa thụ thể protein-coupled G. Mặc dù thường xuyên xảy ra đột biến, nhưng tần suất và bản chất của đột biến thường thay đổi theo các loại khối u, cho thấy sự phức tạp trong cơ chế di truyền của bệnh ung thư.

Đồng thời, phân tích thống kê của nhóm nghiên cứu tiết lộ rằng 77 gen có nhiều khả năng bị đột biến hơn đáng kể trong các loại khối u được thử nghiệm, bao gồm 19 gen trong ung thư biểu mô tế bào vảy phổi và 18 gen trong ung thư biểu mô tuyến phổi. Khi họ sử dụng trình tự Roche 454 để xem xét một số đột biến mới được phát hiện trong 50 khối u phổi khác, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng tần số đột biến của một số gen giống nhau trong các mẫu này là tương đương nhau.

Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng chip 244K của Agilent để thực hiện phân tích lai bộ gen so sánh của hầu hết các mẫu, tích hợp dữ liệu này với thông tin đột biến để thu hẹp các chất ức chế khối u hoặc ung thư tiềm ẩn. Seshagiri giải thích: "Nếu các gen được khuếch đại và đột biến, chúng có khả năng là gen sinh ung thư. Nếu thiếu, chúng có thể là chất ức chế khối u."

Trong các thí nghiệm tiếp theo, nhóm nghiên cứu nhắm mục tiêu vào một gen đột biến khác trong con đường thụ thể kết hợp với protein G - gen tiểu đơn vị protein G GNAO1 và gen đường truyền tín hiệu JNK MAP2K4, tìm kiếm ảnh hưởng của các đột biến gen này trên dòng tế bào ảnh hưởng.

Nhóm nghiên cứu cũng đang nghiên cứu thêm các mẫu và phân loại ung thư, đồng thời tiếp tục biên soạn danh mục các đột biến soma liên quan đến ung thư. Bằng cách xác định những đột biến này, họ hy vọng sẽ tìm hiểu thêm về những thay đổi sinh học liên quan đến các loại phụ ung thư cụ thể và phát hiện ra các con đường ứng cử viên để điều trị ung thư.