Gen COL4A1
Gen COL4A1 nằm trên nhiễm sắc thể số 13, cung cấp hướng dẫn tạo ra một thành phần của collagen loại IV – một loại protein linh hoạt và quan trọng trong cấu trúc của nhiều mô khắp cơ thể.
Chức năng chính
Gen COL4A1 tạo ra chuỗi alpha1(IV) của collagen loại IV. Chuỗi này kết hợp với một chuỗi alpha1 và một loại chuỗi alpha(IV) khác gọi là alpha2 tạo thành phân tử collagen alpha1-1-2 loại IV hoàn chỉnh. Các phân tử collagen loại IV gắn vào nhau làm nên mạng lưới protein phức tạp. Mạng lưới protein này là thành phần chính của màng nền - lớp màng mỏng phân tách và hỗ trợ các tế bào trong nhiều mô. Mạng lưới collagen alpha1-1-2 loại IV đóng vai trò quan trọng trong màng đáy ở hầu hết các mô khắp cơ thể, đặc biệt là màng đáy bao quanh mạch máu (hệ mạch). Mạng lưới collagen loại IV giúp màng đáy tương tác với các tế bào lân cận, giúp tế bào tế bào di cư, tăng trưởng và phân chia tế bào, trưởng thành và tồn tại.
Đột biến gây bệnh
Bệnh mạch não nhỏ liên quan COL4A1
Các đột biến gen COL4A1 gây ra bệnh mạch nhỏ não liên quan đến COL4A1 (COL4A1-related brain small-vessel disease). Bệnh này thuộc nhóm rối loạn liên quan đến COL4A1 gồm nhiều dấu hiệu và triệu chứng chồng chéo liên quan đến mạch máu dễ vỡ. Bệnh mạch não nhỏ liên quan COL4A1 đặc trưng bởi đột quỵ và các bất thường về mắt. Hầu hết đột biến gen COL4A1 gây bệnh làm thay đổi một trong các axit amin được sử dụng tạo chuỗi alpha1(IV) của collagen loại IV. Cụ thể hơn, đột biến thay thế axit amin glycine bằng một axit amin khác tại một trong những vị trí khác nhau trong chuỗi collagen, khiến nó không thể kết hợp với các chuỗi khác để tạo thành phân tử collagen loại IV hoàn chỉnh. Collagen loại IV bị thay đổi nên mạng lưới protein khó hình thành dẫn đến màng đáy không thể phát triển bình thường kéo theo các mô mà chúng hỗ trợ bị suy yếu. Cuối cùng, các mạch máu khắp cơ thể trở nên mỏng manh, dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh mạch não nhỏ liên quan COL4A1.
Hiện nay người ta chưa rõ làm thế nào đột biến gen COL4A1 có thể dẫn đến các rối loạn khác nhau. Có khả năng đột biến tại nhiều vùng của gen góp phần phát triển các dấu hiệu và triệu chứng khác nhau liên quan đến COL4A1. Những thay đổi di truyền khác cũng như các yếu tố môi trường cũng có thể tham gia vào các đặc điểm khác của bệnh.
Lỗ não gia đình
Các đột biến gen COL4A1 gây ra bệnh lỗ não gia đình (familial porencephaly), một thành viên khác của nhóm rối loạn liên quan đến COL4A1. Lỗ não gia đình đặc trưng bởi biểu hiện đột quỵ sớm và u nang não. Hầu hết các đột biến gen COL4A1 gây bệnh làm thay đổi một trong các axit amin được sử dụng để tạo chuỗi alpha1(IV) của collagen loại IV. Cụ thể hơn, đột biến thay thế axit amin glycine bằng một axit amin khác tại một trong những vị trí khác nhau trong chuỗi collagen, khiến nó không thể kết hợp với các chuỗi khác để tạo thành phân tử collagen loại IV hoàn chỉnh. Collagen loại IV bị thay đổi nên mạng lưới protein khó hình thành dẫn đến màng đáy không thể phát triển bình thường kéo theo các mô mà chúng hỗ trợ bị suy yếu. Cuối cùng, mạch máu trong não trở nên dễ vỡ, dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh lỗ não gia đình.
Bệnh mạch máu di truyền với bệnh thận, phình động mạch và hội chứng chuột rút cơ
Các đột biến gen COL4A1 gây ra bệnh mạch máu di truyền với bệnh thận, chứng phình động mạch và hội chứng chuột rút cơ (Hereditary Angiopathy with Nephropathy, Aneurysms, and muscle Cramps syndrome - HANAC), thành viên thứ ba của nhóm rối loạn liên quan đến COL4A1. Hội chứng HANAC đặc trưng bởi biểu hiện mạch máu trong não và khắp cơ thể bị suy yếu, bệnh thận, chuột rút cơ và các bất thường về mắt. Hầu hết các đột biến gen COL4A1 được xác định gây ra hội chứng HANAC làm thay đổi một trong các axit amin được sử dụng để tạo chuỗi alpha1(IV) của collagen loại IV. Cụ thể hơn, đột biến thay thế axit amin glycine bằng một axit amin khác tại một trong những vị trí khác nhau trong chuỗi collagen, khiến nó không thể kết hợp với các chuỗi khác để tạo thành phân tử collagen loại IV hoàn chỉnh. Collagen loại IV bị thay đổi nên mạng lưới protein khó hình thành dẫn đến màng đáy không thể phát triển bình thường kéo theo các mô mà chúng hỗ trợ bị suy yếu, đặc biệt ở mắt và thận. Các mạch máu dễ vỡ và màng đáy suy yếu dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng của hội chứng HANAC.
Các tên gọi khác
- arresten
- CO4A1_HUMAN
- COL4A1 NC1 domain
- collagen alpha-1(IV) chain
- collagen alpha-1(IV) chain preproprotein
- collagen IV, alpha-1 polypeptide
- collagen of basement membrane, alpha-1 chain
- collagen type IV alpha 1
- collagen, type IV, alpha 1
References
- Genetic Testing Information. COL4A1 collagen type IV alpha 1 chain [ Homo sapiens (human) ]. Retrieved February 26, 2022 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1282
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. COLLAGEN, TYPE IV, ALPHA-1; COL4A1. Retrieved February 26, 2022 from https://omim.org/entry/120130
- U.S National Library of Medicine. COL4A1 gene. Retrieved December February 26, 2022 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/col4a1/