Gen CACNA1C nằm trên nhiễm sắc thể 12, cung cấp hướng dẫn tạo ra một kênh canxi. Các kênh canxi vận chuyển nguyên tử canxi tích điện dương (ion canxi) vào tế bào, chúng nắm vai trò chính trong khả năng tạo tín hiệu điện của tế bào. Các ion canxi rất quan trọng với nhiều chức năng của tế bào, bao gồm điều chỉnh hoạt động điện của tế bào, giao tiếp giữa tế bào với tế bào, căng các sợi cơ (co cơ) và điều hòa một số gen, đặc biệt những gen liên quan đến sự phát triển của não và xương trước khi sinh.
Kênh canxi CaV1.2 được tạo ra từ gen CACNA1C. Các kênh này hiện diện trong nhiều loại tế bào, mặc dù chúng dường như đặc biệt quan trọng đối với chức năng của tế bào tim (tế bào cơ tim) và tế bào thần kinh trong não. Trong tim, kênh CaV1.2 mở và đóng vào một số thời điểm cụ thể nhằm kiểm soát dòng ion canxi đi vào tế bào cơ tim trong mỗi nhịp tim. Thời gian các kênh mở và đóng được điều chỉnh để duy trì chức năng tim bình thường. Trong não, các kênh CaV1.2 liên quan đến trí nhớ, phản ứng sợ hãi và truyền tín hiệu thần kinh nhanh chóng. Tuy nhiên, vai trò của các kênh này trong não và các mô khác vẫn chưa rõ ràng.
Chức năng chính
Bằng cơ chế ghép nối thay thế, nhiều phiên bản khác nhau (đồng dạng) của kênh CaV1.2 có thể được tạo ra từ gen CACNA1C. Cơ chế này tạo ra các phiên bản khác nhau của kênh bằng cách cắt và sắp xếp lại các hướng dẫn di truyền theo nhiều cách. Một số phiên bản của kênh CaV1.2 phổ biến hơn các phiên bản khác tại một số bộ phận của cơ thể. Ví dụ, trong tim và não, khoảng 80% kênh CaV1.2 được tạo ra với exon 8, trong khi 20% kênh CaV1.2 còn lại chứa một phiên bản hơi khác của đoạn này được gọi là exon 8A. Điểm khác biệt này trở nên quan trọng khi người ta nghiên cứu tác động của đột biến CACNA1C trong các mô khác nhau.
Đột biến gây bệnh
Hội chứng Timothy
Các đột biến gen CACNA1C gây ra hội chứng Timothy. Bệnh chủ yếu ảnh hưởng đến tim nhưng có thể tác động đến nhiều vùng khác của cơ thể, bao gồm ngón tay và ngón chân, răng, hệ thần kinh và hệ miễn dịch. Điểm đặc trưng của hội chứng Timothy là một dạng bệnh tim gọi là hội chứng QT kéo dài, cơ tim người bệnh mất nhiều thời gian hơn bình thường để nạp năng lượng giữa các nhịp đập. Bất thường này trong hệ thống điện của tim có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng về nhịp tim (loạn nhịp tim) có thể dẫn đến tử vong đột ngột.
Các biến thể trong gen CACNA1C làm thay đổi cấu trúc của kênh CaV1.2 trên khắp cơ thể. Kênh bị thay đổi mở lâu hơn bình thường, từ đó cho phép ion canxi tiếp tục chảy vào tế bào một cách bất thường. Do đó, quá tải ion canxi trong các tế bào cơ tim làm thay đổi nhịp đập của tim và có thể gây co bóp cơ tim bất thường và rối loạn nhịp tim. Các kênh và dòng ion canxi bị thay đổi dường như cũng làm suy yếu cơ chế điều hòa của một số gen trong quá trình phát triển, dẫn đến những bất thường về mặt, răng và thần kinh trong hội chứng Timothy.
Trong một số trường hợp, người mang biến thể gen CACNA1C mắc hội chứng QT dài mà không có các đặc điểm khác của hội chứng Timothy. Người ta chưa rõ vì sao một số bệnh nhân chỉ có vấn đề tim trong khi những người khác lại biểu hiện thêm các triệu chứng.
Xem thêm Hội chứng TimothyHội chứng Brugada
Hội chứng QT ngắn
Các vấn đề khác
Các biến thể gen CACNA1C cũng gây ra hội chứng QT dài 8. Người bệnh bị rối loạn nhịp tim có thể dẫn đến ngất xỉu hoặc ngừng tim và đột tử mà không có các đặc điểm khác của hội chứng Timothy. Nghiên cứu cho thấy các biến thể gen CACNA1C gây ra hội chứng QT dài 8 xảy ra tại vị trí khác với những biến thể gây ra hội chứng Timothy. Mặc dù các biến thể này làm thay đổi kênh CaV1.2 và dòng kênh canxi, nhưng người ta vẫn chưa rõ tại sao chúng chỉ gây ra các vấn đề về tim.
Các biến thể khác trong gen CACNA1C gây ra một tình trạng gọi là rối loạn liên quan CACNA1C. Người bệnh có một số nhưng không phải tất cả các đặc điểm của hội chứng Timothy. Những đặc điểm này có thể bao gồm co giật, thiểu năng trí tuệ, rối loạn phổ tự kỷ, lo lắng và đi lại khó khăn. Người bệnh cũng có thể bị chậm nói, chậm phát triển ngôn ngữ hoặc kỹ năng vận động. Một số người có vấn đề về tim tách biệt với hội chứng QT dài. Mức độ nghiêm trọng của rối loạn liên quan đến CACNA1C rất khác nhau, một số người chỉ bị ảnh hưởng nhẹ với một vài đặc điểm trong khi những người khác mang nhiều đặc điểm và bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Các tên gọi khác
- CAC1C_HUMAN
- CACH2
- CACN2
- CACNL1A1
- calcium channel, cardic dihydropyridine-sensitive, alpha-1 subunit
- calcium channel, L type, alpha 1 polypeptide, isoform 1, cardic muscle
- calcium channel, voltage-dependent, L type, alpha 1C subunit
- CaV1.2
- CCHL1A1
- DHPR, alpha-1 subunit
- MGC120730
- voltage-dependent L-type calcium channel alpha 1C subunit
- voltage-gated calcium channel alpha subunit Cav1.2
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. CACNA1C calcium voltage-gated channel subunit alpha1 C [Homo sapiens (human)]. Retrieved March 28, 2023 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/775/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. CALCIUM CHANNEL, VOLTAGE-DEPENDENT, L TYPE, ALPHA-1C SUBUNIT; CACNA1C. Retrieved March 28, 2023 from https://omim.org/entry/114205
- National Library of Medicine. CACNA1C gene. Retrieved March 28, 2023 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/cacna1c/