Gen GJA1
Gen GJA1 nằm trên nhiễm sắc thể 6, cung cấp hướng dẫn tạo ra protein connexin 43. Connexin 43 là 1 trong 21 loại protein connexin thiết yếu cho quá trình phát triển và hoạt động của cơ thể. Connexin 43 hiện diện trong nhiều loại mô khác nhau bao gồm mắt, da, xương, tai, tim và não.
Chức năng chính
Connexin 43 tham gia quá trình kết nối các tế bào bằng cách hình thành khe liên bào hoặc kênh. Tại khe liên bào, đơn vị connexin hình ống chạy xuyên qua cho phép trao đổi nhanh các chất dinh dưỡng, ion và các phân tử nhỏ khác nhằm đảm bảo duy trì cân bằng nội môi mô, kiểm soát tốc độ tăng trưởng, phát triển và đồng bộ phản ứng của tế bào với các kích thích. Ngoài ra, người ta phát hiện protein connexin 43 còn có khả năng gắn với một số phân tử tín hiệu nhằm chuyển tiếp tín hiệu bên trong tế bào.
Đột biến gây bệnh
Loạn sản màng xương sọ
Một đột biến gen GJA1 gây ra chứng loạn sản màng xương sọ (Craniometaphyseal dysplasia) di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường. Bệnh nhân thường xuất hiện những triệu chứng phổ biến bao gồm xương hộp sọ dày và vùng hành xương của xương dài phì đại.
Đột biến gen GJA1 thay thế axit amin arginine bằng glutamine tại vị trí 239 trên protein connexin 43 (kí hiệu là Arg239Gln). Hiện nay, người ta vẫn chưa biết những thay đổi này ảnh hưởng như thế nào đến chức năng protein cũng như các triệu chứng bất thường xương.
Bệnh đỏ da và dày sừng tiến triển
Ít nhất 2 đột biến gen GJA1 gây ra bệnh đỏ da và dày sừng tiến triển (Erythrokeratodermia Variabilis et Progressiveiva - EKVP) với biểu hiện bằng những vùng da dày bất thường và mảng ban đỏ.
Đột biến gen GJA1 thay đổi một axit amin duy nhất trong protein connexin 43, nên protein trở nên bất thường và không thể gắn lên bề mặt tế bào để hình thành khe liên bào. Protein connexin 43 bất thường sau khi tạo ra sẽ được giữ lại trong trong bộ máy Golgi—cấu trúc xử lý, chuyển hóa, đóng gói protein và lipid được tổng hợp trong tế bào. Hiện nay, người ta vẫn chưa hiểu rõ thiếu protein connexin 43 trên bề mặt tế bào ảnh hưởng như thế nào đến cấu trúc khe liên bào của da và những thay đổi bất thường của bệnh đỏ da và dày sừng tiến triển.
Xem thêm Bệnh đỏ da và dày sừng tiến triểnLoạn sản mắt-răng-ngón tay chân
Ít nhất 76 đột biến gen GJA1 gây ra chứng loạn sản mắt-răng-ngón tay chân (oculodentodigital dysplasia). Bệnh ảnh hưởng đến nhiều bộ phận của cơ thể, đặc biệt là mắt, răng và ngón tay.
Đột biến gen GJA1 gây ra chứng rối loạn loạn sản mắt-răng-ngón tay chân xuất hiện trên một trong hai bản sao của gen trong mỗi tế bào. Phần lớn đột biến thay đổi một axit amin trong connexin 43, trong khi một đột biến khác làm mất cả hai đơn vị nucleotide trên gen dẫn đến tạo tín hiệu dừng sớm trong quá trình sản xuất protein connexin 43. Đột biến này khiến protein ngắn bất thường và không có chức năng, từ đó chứng loạn sản mắt-răng-ngón tay kèm dày sừng lòng bàn tay bàn chân xuất hiện.
Các khe liên bào do protein connexin 43 tạo ra bất thường sẽ đóng vĩnh viễn nên quá trình di chuyển của các phân tử bị ngăn chặn. Một số đột biến khác làm gián đoạn quá trình vận chuyển protein connexin đến bề mặt tế bào để hình thành khe gian bào. Những vấn đề này khiến hoạt động tương tác giữa tế bào suy giảm, từ đó các bất thường về mắt, răng và ngón tay của chứng loạn sản vùng mắt khởi phát.
Mất thính giác không hội chứng
Coloboma
Bệnh tim bẩm sinh nặng
Hội chứng heterotaxy
Các vấn đề khác
Các đột biến trên một bản sao gen GJA1 trong mỗi tế bào có thể gây ra bệnh isolated syndactyly loại III. Bệnh nhân thường xuất hiện một số triệu chứng phổ biến bao gồm ngón út ngắn, ngón áp út và ngón út dính với nhau.
Syndactyly loại III là một trong những biểu hiện lâm sàng của bệnh loạn sản mắt-răng-ngón tay chân. Trong đó, một số người mắc syndactyly loại III nhưng không có các dấu hiệu khác của chứng loạn sản mắt-răng-ngón tay chân gọi là isolated syndactyly loại III. Hiện nay, người ta vẫn chưa biết nguyên nhân tại sao triệu chứng bệnh khác nhau giữa các bệnh nhân, trong đó một số người chỉ phát triển các bất thường trên ngón tay và những người khác có thêm các triệu chứng của loạn sản mắt-răng-ngón tay chân.
Một đột biến trong một bản sao của gen GJA1 gây ra chứng dày sừng lòng bàn tay bàn chân kèm rụng tóc bẩm sinh 1. Bệnh gây ra các bất thường trên da bao gồm trẻ không có tóc từ khi sinh ra (chứng rụng tóc bẩm sinh) và các bất thường về móng. Đột biến gen GJA1 tạo ra phiên bản protein connexin 43 bất thường, khiến kênh protein dễ dàng mở ra làm tăng hoạt động vận chuyển của các phân tử. Người ta cho rằng những tín hiệu bất thường trong tế bào có thể gây ra các triệu chứng da, tóc, móng trên bệnh nhân.
Các đột biến khác trên một bản sao gen GJA1 trong mỗi tế bào có thể khiến bệnh nhân tử vong không rõ nguyên nhân ngay trong giai đoạn sơ sinh hoặc tuổi trưởng thành. Bác sĩ nghi ngờ những đột biến gen GJA1 gây ra bất thường chức năng tim dẫn đến tử vong đột ngột. Ngoài ra, những yếu tố di truyền và môi trường khác cũng góp phần tăng nguy cơ đột tử. Một số đột biến trong một bản sao của gen GJA1 cũng có thể gây ra dị tật tim bẩm sinh, tuy nhiên những thay đổi di truyền này không rõ ràng.
Các tên gọi khác
- connexin 43
- connexin43
- CX43
- Cx43α1
- CXA1_HUMAN
- gap junction 43 kDa heart protein
- gap junction protein, alpha 1, 43kDa
- gap junction protein, alpha-like
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. GJA1 gap junction protein alpha 1 [Homo sapiens (human)]. Retrieved October 18, 2022 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2697/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. PALMOPLANTAR KERATODERMA AND CONGENITAL ALOPECIA 1; PPKCA1. Retrieved October 18, 2022 from https://omim.org/entry/104100
- National Library of Medicine. GJA1 gene. Retrieved October 18, 2022 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/gja1/