Gen COL11A1
Gen COL11A1 nằm trên nhiễm sắc thể số 1, cung cấp hướng dẫn để tạo ra một thành phần của collagen loại XI được gọi là chuỗi pro-alpha1 (XI). Collagen là các phân tử cung cấp cấu trúc và sức mạnh cho các mô liên kết hỗ trợ cơ, khớp, các cơ quan và da của cơ thể. Collagen loại XI thường được tìm thấy trong sụn. Mô sụn là loại mô cứng nhưng linh hoạt, tạo nên phần lớn khung xương trong quá trình phát triển ban đầu. Hầu hết sụn sau đó được chuyển thành xương, ngoại trừ ở mũi, tai ngoài và những phần sụn tiếp tục bao phủ và bảo vệ các đầu xương. Collagen loại XI cũng là một phần của tai trong, thủy tinh thể và phần trung tâm của đĩa đệm giữa các xương của cột sống.
Chức năng chính
Collagen ban đầu là các phân tử procollagen dạng sợi, mỗi phân tử được tạo thành từ ba chuỗi. Chuỗi pro-alpha1 (XI) kết hợp với hai chuỗi collagen khác, pro-alpha2 (XI) và pro-alpha1 (II), để tạo thành phân tử procollagen ba sợi. Sau đó, procollagen dạng sợi được xử lý bởi các enzym để tạo ra collagen trưởng thành. Các phân tử collagen trưởng thành tự sắp xếp thành các sợi dài, mỏng tạo các liên kết chéo ổn định với nhau trong không gian giữa các tế bào (chất nền ngoại bào).
Collagen loại XI cũng giúp duy trì khoảng cách của phân tử collagen loại II. Collagen loại II là một thành phần quan trọng của thủy tinh thể và sụn. Kích thước và sự sắp xếp của các sợi collagen loại II rất cần thiết cho việc duy trì cấu trúc ổn định của các mô này.
Đột biến gây bệnh
Fibrochondrogenesis
Ít nhất bảy đột biến trên gen COL11A1 đã được xác định ở những người mắc bệnh fibrochondrogenesis loại 1, một chứng rối loạn phát triển xương gây ra các bất thường nghiêm trọng về xương, thính giác và thị lực. Trẻ sơ sinh mắc chứng fibrochondrogenesis loại 1 có lồng ngực rất hẹp khiến phổi không thể phát triển bình thường. Hầu hết trẻ em mắc chứng này thường bị chết lưu hoặc chết ngay sau khi sinh do suy hô hấp
Một số trường hợp của fibrochondrogenesis loại 1 là kết quả của sự kết hợp của Các đột biến gen COL11A1. Cụ thể, một bản sao của gen có đột biến ngăn cản việc sản xuất bất kỳ chuỗi pro-alpha1 (XI) chức năng nào và bản sao còn lại có đột biến dẫn đến tạo ra một phiên bản bất thường của chuỗi pro-alpha1 (XI). Khi chuỗi bất thường kết hợp vào các phân tử collagen, tạo ra collagen loại XI bị lỗi. Các collagen bất thường làm suy yếu các mô liên kết, suy yếu sự hình thành xương trong toàn bộ khung xương và gây ra những thay đổi ở mắt và tai trong, dẫn đến các vấn đề về thị lực và thính giác.
Trong ít nhất hai trường hợp được báo cáo, fibrochondrogenesis loại 1 là do sự kết hợp của các đột biến gen COL11A1 dẫn đến không sản xuất chuỗi pro-alpha1 (XI). Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng việc mất chuỗi này sẽ làm thay đổi cấu trúc của các phân tử collagen loại XI và phá vỡ khả năng hình thành các liên kết chéo của nó. Tuy nhiên, tác động của những đột biến này vẫn đang được nghiên cứu.
Hội chứng Stickler
Các đột biến trên gen COL11A1 chiếm 10-20% của tất cả các trường hợp mắc hội chứng Stickler. Khi hội chứng Stickler xảy ra do đột biến gen COL11A1 sẽ được phân thành loại II. Các dấu hiệu và triệu chứng của tình trạng này bao gồm các đặc điểm bất thường trên khuôn mặt, bất thường về mắt, mất thính giác và các vấn đề về khớp. Những dấu hiệu và triệu chứng này có xu hướng ít nghiêm trọng hơn ở fibrochondrogenesis (được mô tả ở trên). Tuy nhiên, chúng rất khác nhau giữa những người mắc hội chứng.
Hơn hai mươi đột biến gen COL11A1 đã được tìm thấy ở những người mắc hội chứng Stickler. Một số đột biến này làm thay đổi các axit amin hoặc xóa một số lượng nhỏ axit amin khỏi chuỗi pro-alpha1 (XI). Các đột biến khác làm mất một đoạn ADN, dẫn đến một chuỗi pro-alpha1 (XI) ngắn bất thường. Tất cả những đột biến này làm giảm việc sản xuất hoặc lắp ráp các phân tử collagen loại XI. Collagen bị thay đổi làm gián đoạn sự phát triển bình thường của các mô liên kết ở nhiều bộ phận khác nhau của cơ thể, dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng khác nhau của hội chứng Stickler.
Các đột biến trên gen COL11A1 cũng có thể gây ra hội chứng Marshall, một tình trạng rất giống với hội chứng Stickler. Một số nhà nghiên cứu đã phân loại hội chứng Marshall là một biến thể của hội chứng Stickler, trong khi những người khác coi nó là một hội chứng riêng biệt. Hầu hết các đột biến liên quan đến hội chứng Marshall khiến một đoạn ADN trên gen COL11A1 bị xóa bỏ, dẫn đến một chuỗi pro-alpha1 (XI) ngắn bất thường. Protein bị rút ngắn làm giảm sự hình thành collagen loại XI trưởng thành, dẫn đến sự phát triển bất thường của các mô liên kết và các dấu hiệu và triệu chứng của hội chứng Marshall.
Xem thêm Hội chứng SticklerHội chứng ống cổ tay (Carpal Tunnel Syndrome)
Bệnh đĩa đệm cột sống (Intervertebral disc disease)
Viêm xương khớp (Osteoarthritis)
Các vấn đề khác
Một số đột biến trên gen COL11A1 có thể làm tăng nguy cơ phát triển viêm xương khớp. Viêm xương khớp gây ra sự phân hủy sụn khớp, gây đau nhức, cứng khớp và hạn chế vận động. Những đột biến liên quan đến viêm xương khớp là sự khác biệt về các axit amin trong chuỗi pro-alpha1 (XI) của collagen loại XI. Các nghiên cứu cho thấy rằng chuỗi pro-alpha1 (XI) bị thay đổi có thể làm suy yếu các sợi collagen, có thể góp phần khiến sụn khớp bị phân hủy. Các yếu tố di truyền khác và môi trường có thể ảnh hưởng đến căn bệnh phức tạp này.
Các tên gọi khác
- COBA1_HUMAN
- COLL6
- collagen loại XI alpha 1
- collagen XI, polypeptide alpha-1
- collagen, loại XI, alpha 1
- STL2
References
- Genetic Testing Information. COL11A1 collagen type XI alpha 1 chain [ Homo sapiens (human) ]. Retrieved August 24, 2021 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1301
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. COLLAGEN, TYPE XI, ALPHA-1; COL11A1. Retrieved August 24, 2021 from https://omim.org/entry/120280
- U.S. National Library of Medicine. COL11A1 gene. Retrieved August 24, 2021 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/col11a1