Gen BCS1L
Gen BCS1L nằm trên nhiễm sắc thể 2, cung cấp hướng dẫn tạo ra một loại protein hoạt động trong ti thể, nó chuyển đổi năng lượng từ thức ăn thành dạng mà tế bào có thể sử dụng. Protein BCS1L rất cần thiết để hình thành một nhóm protein được gọi là phức hợp III. Cụ thể hơn, BCS1L thêm protein Rieske Fe/S vào phức hợp. Trong ti thể, phức hợp III đảm nhiệm một bước trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, trong đó oxy và đường đơn được sử dụng để tạo ra adenosine triphosphate (ATP)—nguồn năng lượng chính của tế bào.
Chức năng chính
Là một sản phẩm phụ trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, phức hợp III tạo ra các loại oxy phản ứng—phân tử có thể làm hỏng ADN và mô. Các loại oxy phản ứng được tạo ra bởi phức hợp III dường như cũng tham gia truyền tín hiệu trong tế bào, đặc biệt khi mức oxy trong cơ thể thấp (thiếu oxy).
Một số nhà nghiên cứu tin rằng protein BCS1L tham gia vào quá trình chuyển hóa sắt, mặc dù cơ chế chưa rõ ràng.
Đột biến gây bệnh
Hội chứng Björnstad
Ít nhất sáu đột biến gen BCS1L gây ra hội chứng Björnstad, người bệnh gặp bất thường về tóc gọi là pili torti (hay "tóc xoắn") và mất thính giác. Đột biến gen BCS1L thay đổi protein BCS1L khiến protein giảm khả năng tương tác với các protein khác. BCS1L giảm khả năng thêm protein Rieske Fe/S vào phức hợp III, do đó phức hợp III không hoàn chỉnh và protein Rieske Fe/S dư thừa tích tụ trong ti thể. Cuối cùng, phức hợp III giảm hoạt tính nên quá trình phosphoryl hóa oxy hóa xuống còn khoảng 60% so với bình thường.
Nghiên cứu cho thấy với những người mắc hội chứng Björnstad, phức hợp III tạo ra ít hoặc không có các loại oxy phản ứng; tuy nhiên, vì những lý do chưa xác định, một phức hợp protein khác được gọi là phức hợp I tham gia vào quá trình phosphoryl hóa oxy hóa tạo ra lượng oxy phản ứng quá mức, thậm chí nhiều hơn khi phức hợp III hoạt động bình thường. Người ta tin rằng các mô tại tai trong và nang lông đặc biệt nhạy cảm với các loại oxy phản ứng, nên chúng bị tổn thương bởi số lượng bất thường các phân tử này, dẫn đến các biểu hiện đặc trưng của hội chứng Björnstad. Người ta chưa rõ vì sao thiếu năng lượng tế bào do giảm chức năng phức tạp III góp phần gây ra các đặc điểm của bệnh.
Xem thêm Hội chứng BjörnstadHội chứng GRACILE
Ít nhất một đột biến gen BCS1L có thể gây ra hội chứng GRACILE, bệnh ảnh hưởng nghiêm trọng đến một số hệ thống cơ thể và gần như chỉ xuất hiện tại Phần Lan. Trẻ sơ sinh phát bệnh ngay khi chào đời với các vấn đề về thận, gan và nồng độ sắt trong cơ thể tăng cao. Trẻ không sống sót quá vài tháng sau khi sinh.
Đột biến gen BCS1L thay đổi một axit amin trong protein BCS1L. Axit amin serine được thay thế bằng glycine tại vị trí 78 (Ser78Gly hoặc S78G). Thay đổi này có thể biến đổi hình dạng protein nên protein bị phá vỡ nhanh hơn bình thường. Những protein ít ỏi còn lại có thể giúp hình thành phức hợp III hoàn chỉnh, mặc dù số lượng bị giảm nghiêm trọng đặc biệt tại gan và thận. Do đó, hoạt động của phức hợp III và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa bị giảm trong các cơ quan này. Người ta chưa rõ tại sao gan và thận bị ảnh hưởng đặc biệt.
Các nhà nghiên cứu tin rằng quá trình phosphoryl hóa oxy hóa bị suy giảm có thể dẫn đến chết tế bào bằng cách giảm lượng năng lượng có sẵn trong tế bào. Tổn thương các cơ quan và mô dẫn đến nhiều đặc điểm của hội chứng GRACILE. Người ta chưa rõ vì sao một thay đổi trong gen BCS1L lại dẫn đến tình trạng tích tụ sắt trong những người mắc bệnh này.
Xem thêm Hội chứng GRACILEThiếu phức hợp ti thể III
Thiếu phức hợp ti thể III (mitochondrial complex III deficiency) có thể do đột biến gen BCS1L. Người bệnh thường gặp các vấn đề về gan, thận và não. Đột biến gen BCS1L thay đổi protein BCS1L và làm giảm nghiêm trọng chức năng của phức hợp III. Tương tự như hội chứng Björnstad, phức hợp III mất chức năng nên các loại oxy phản ứng từ phức hợp III bị giảm sản xuất, trong khi tăng sản xuất từ phức hợp I. Ngoài ra, dường như tế bào chứa nhiều ti thể hơn bình thường để bù đắp tình trạng sụt giảm nghiêm trọng trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, từ đó càng làm tăng sản xuất các loại oxy phản ứng lên mức cao hơn trong hội chứng Björnstad. Phức hợp III mất chức năng cũng làm giảm lượng năng lượng có sẵn trong tế bào, giống như trong hội chứng GRACILE. Tổn thương thận, gan và não do các loại oxy phản ứng và thiếu năng lượng có thể dẫn đếnnhững biểu hiện bệnh.
Xem thêm Thiếu phức hợp ti thể IIIHội chứng Leigh
Các tên gọi khác
- BC1 (ubiquinol-cytochrome c reductase) synthesis-like
- BCS1
- BCS1-like protein
- BCS1_HUMAN
- h-BCS1
- Hs.6719
- mitochondrial chaperone BCS1
- mitochondrial complex III assembly
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. BCS1L BCS1 homolog, ubiquinol-cytochrome c reductase complex chaperone [Homo sapiens (human)]. Retrieved September 09, 2022 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/617/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. MITOCHONDRIAL COMPLEX III DEFICIENCY, NUCLEAR TYPE 1; MC3DN1. Retrieved September 09, 2022 from https://omim.org/entry/124000
- National Library of Medicine. BCS1L gene. Retrieved September 09, 2022 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/bcs1l/