Gen HBB
Gen HBB nằm trên nhiễm sắc thể 11, mang thông tin tổng hợp protein gọi là beta-globin, một thành phần (tiểu đơn vị) của protein lớn hơn gọi là hemoglobin trong các tế bào hồng cầu.
Chức năng chính
Với người trưởng thành, hemoglobin chứa bốn tiểu đơn vị protein bao gồm hai tiểu đơn vị beta-globin và hai tiểu đơn vị alpha-globin (được sản xuất từ gen HBA). Mỗi tiểu đơn vị protein này liên kết với một phân tử chứa sắt được gọi là heme; mỗi heme chứa một phân tử sắt tại trung tâm để nó có thể liên kết với một phân tử oxy. Hemoglobin trong tế bào hồng cầu liên kết với các phân tử oxy trong phổi, sau đó chúng theo máu vận chuyển oxy đến các mô khắp cơ thể.
Đột biến gây bệnh
Beta thalassemia
Gần 400 đột biến gen HBB gây ra bệnh beta thalassemia. Đa số đột biến thay đổi nucleotide đơn trong cấu trúc ADN tại vị trí gen HBB hoặc gần gen HBB. Các đột biến khác chèn hoặc xóa một số lượng nhỏ nucleotide trên gen HBB.
Đột biến gen HBB làm giảm khả năng sản xuất beta-globin, từ đó gây ra bệnh beta-cộng thalassemia (β+). Các đột biến ngăn cản tế bào sản xuất beta-globin dẫn đến bệnh beta-0 thalassemia (β0).
Những đơn vị tạo nên hemoglobin gặp nhiều vấn đề bao gồm mức beta-globin thấp, giảm hoặc ngừng sản xuất hemoglobin. Thiếu hemoglobin sẽ làm gián đoạn quá trình phát triển bình thường của các tế bào hồng cầu. Số lượng tế bào hồng cầu trưởng thành suy giảm nên lượng oxy cung cấp đến các mô xuống dưới mức cần thiết, nên cơ thể không được đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng. Các mô của cơ thể bị thiếu oxy có thể dẫn đến tình trạng tăng trưởng kém, tổn thương đa cơ quan và các vấn đề sức khỏe khác liên quan đến beta thalassemia.
Xem thêm Beta thalassemia - Thiếu máu tán huyếtThiếu máu methemoglobin loại beta-globin
Hơn 10 đột biến gen HBB gây ra methemoglobin làm thay đổi hemoglobin trong các tế bào hồng cầu. Chúng thường ảnh hưởng đến vùng của protein liên kết với heme. Để hemoglobin liên kết với oxy, sắt trong phân tử heme phải dưới dạng ion Fe2+. Sắt trong heme có thể biến đổi thành một dạng khác là ion Fe3+ không thể liên kết với oxy. Hemoglobin có chứa Fe3+ được gọi là methemoglobin, nó không có khả năng cung cấp oxy đến các mô của cơ thể một cách hiệu quả.
Trong bệnh methemoglobin loại beta-globin, các đột biến gen HBB biến đổi protein beta-globin và thúc đẩy sắt heme chuyển từ Fe2+ sang Fe3+. Hemoglobin bị thay đổi khiến cho máu chuyển thành màu nâu, nên người bệnh có da, môi và móng tay có màu tím tái. Các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh methemoglobin loại beta-globin thường chỉ giới hạn trong chứng tím tái mà không gây ra bất kỳ vấn đề sức khỏe nào. Tuy nhiên, trong một số trường hợp hiếm gặp, methemoglobin loại beta-globin mức nặng có thể gây đau đầu, suy nhược và mệt mỏi.
Xem thêm Methemoglobin loại beta-globinHồng cầu hình liềm
Thiếu máu hồng cầu hình liềm (còn gọi là bệnh hồng cầu hình liềm đồng hợp tử hoặc bệnh HbSS) là dạng bệnh hồng cầu hình liềm phổ biến nhất. Nguyên nhân bắt nguồn từ một đột biến đặc biệt trên gen HBB, khi đó cơ thể sản xuất một phiên bản beta-globin bất thường gọi là hemoglobin S hoặc HbS. Hemoglobin S thay thế cả hai tiểu đơn vị beta-globin trong hemoglobin. Đột biến gây ra hemoglobin S thay thế axit amin glutamic bằng valine tại vị trí 6 trong beta-globin (Glu6Val hoặc E6V). Do đó, các tiểu đơn vị hemoglobin S bất thường kết dính với nhau rồi tạo thành những phân tử dài, cứng, uốn cong thành hình lưỡi liềm. Tế bào hồng cầu hình liềm chết sớm dẫn đến tình trạng thiếu máu. Các tế bào hình liềm cứng nên chúng có thể chặn những mạch máu nhỏ, từ đó các cơn đau dữ dội và tổn thương đa cơ quan xuất hiện.
Đột biến gen HBB cũng có thể gây ra các bất thường khác trong beta-globin, từ đó dẫn đến nhiều loại bệnh hồng cầu hình liềm khác. Các dạng beta-globin bất thường này thường được kí hiệu bằng chữ cái hoặc đôi khi bằng tên. Trong các loại bệnh hồng cầu hình liềm này, chỉ một tiểu đơn vị beta-globin được thay thế bằng hemoglobin S. Tiểu đơn vị beta-globin còn lại được thay thế bằng một biến thể bất thường khác, chẳng hạn như hemoglobin C hoặc hemoglobin E.
Trong bệnh hemoglobin SC (HbSC), các tiểu đơn vị beta-globin được thay thế bằng hemoglobin S và hemoglobin C. Axit amin lysine thay thế glutamic tại vị trí 6 trong beta-globin (Glu6Lys hoặc E6K) để tạo thành hemoglobin C. Mức độ nghiêm trọng của bệnh Hemoglobin SC tùy trường hợp, nhưng nó có thể tương tự như bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm. Hemoglobin E (HbE) được tạo ra khi axit amin glutamic được thay thế bằng lysine tại vị trí 26 trong beta-globin (Glu26Lys hoặc E26K). Trong một số trường hợp, đột biến hemoglobin E xảy ra trong hemoglobin S, người bệnh có thể biểu hiện các triệu chứng nghiêm trọng hơn liên quan đến bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, như các cơn đau, thiếu máu và lá lách bất thường.
Các bệnh lý khác được gọi là bệnh thiếu máu huyết sắc tố-beta hình liềm (HbSBetaThal), nguyên nhân do đột biến tạo ra hemoglobin S và beta thalassemia xảy ra đồng thời. Đột biến gây ra hồng cầu hình liềm cùng với beta-0 thalassemia (β0) dẫn đến mức độ bệnh nặng, trong khi hồng cầu hình liềm kết hợp với beta-cộng thalassemia (β+) thường nhẹ hơn.
Xem thêm Hồng cầu hình liềmCác vấn đề khác
Hàng trăm biến thể gen HBB dẫn đến các phiên bản beta-globin khác nhau. Một số biến thể không gây ra dấu hiệu hoặc triệu chứng đáng chú ý, hai trong số các biến thể phổ biến nhất là hemoglobin C và hemoglobin E.
Hemoglobin C (HbC) do đột biến Glu6Lys trong beta-globin, nó xuất hiên phổ biến trong quần thể người gốc Tây Phi hơn những cộng đồng khác. Họ mang hai tiểu đơn vị hemoglobin C, dẫn đến một dạng nhẹ gọi là bệnh Hemoglobin C. Người bệnh thường bị thiếu máu mãn tính, bởi vì các tế bào hồng cầu bị phá vỡ sớm.
Hemoglobin E (HbE) do đột biến Glu26Lys trong beta-globin, nó là biến thể hemoglobin phổ biến nhất tại Đông Nam Á. Khi một người có hai tiểu đơn vị hemoglobin E trong hemoglobin, họ bị thiếu máu nhẹ, nên tình trạng này được gọi là bệnh Hemoglobin E. Trong một số trường hợp, đột biến tạo ra Hemoglobin E và beta thalassemia cùng xuất hiện, người bệnh biểu hiện nhiều triệu chứng khác nhau, từ thiếu máu nhẹ đến thalassemia thể nặng.
Các tên gọi khác
- beta globin
- beta-globin
- HBB_HUMAN
- hemoglobin beta gene
- hemoglobin, beta
- hemoglobin--beta locus
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. HBB hemoglobin subunit beta [Homo sapiens (human)]. Retrieved October 24, 2023 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/3043/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. HEMOGLOBIN--BETA LOCUS; HBB. Retrieved October 24, 2023 from https://omim.org/entry/141900
- National Library of Medicine. HBB gene. Retrieved October 24, 2023 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/hbb/