Gen KCNQ1
Gen KCNQ1 nằm trên nhiễm sắc thể số 11, thuộc một họ lớn các gen hướng dẫn tạo kênh kali. Những kênh này vận chuyển các ion kali mang điện tích dương ra khỏi tế bào, chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo và truyền tín hiệu điện của tế bào.
Chức năng chính
Chức năng của kênh kali phụ thuộc vào các thành phần protein và vị trí của nó trong cơ thể. Kênh được tạo bằng protein KCNQ1 chủ yếu được tìm thấy ở tai trong và cơ tim. Ở tai trong, các kênh này duy trì cân bằng ion cho thính giác bình thường. Trong tim, kênh kali liên quan đến cơ chế nạp năng lượng cho cơ tim sau mỗi nhịp tim để duy trì nhịp đều đặn. Protein KCNQ1 cũng được sản xuất trong thận, phổi, dạ dày và ruột.
Protein KCNQ1 tương tác với các protein trong họ KCNE (vd như protein KCNE1) để tạo thành các kênh kali chức năng. Bốn tiểu đơn vị alpha được tạo ra từ các protein KCNQ1 hình thành nên cấu trúc của mỗi kênh. Một tiểu đơn vị beta được tạo ra từ một protein KCNE liên kết vào kênh và điều chỉnh hoạt động của nó.
Đột biến gây bệnh
Rung tâm nhĩ gia đình
Những thay đổi trong gen KCNQ1 là nguyên nhân không phổ biến gây ra rung nhĩ gia đình (familial atrial fibrillation). Nhịp tim bình thường bị gián đoạn (loạn nhịp tim) do hoạt động điện không đồng bộ trong tâm nhĩ. Nguyên nhân gây bệnh do một số đột biến làm thay đổi các axit amin trong protein KCNQ1. Trong các tế bào cơ tim, đột biến làm tăng dòng chảy ion kali các qua kênh tạo bởi protein KCNQ1, từ đó có thể phá vỡ nhịp tim bình thường dẫn đến rung tâm nhĩ.
Hội chứng Jervell và Lange-Nielsen
Hơn 30 đột biến gen KCNQ1 gây ra 90% trường hợp mắc hội chứng Jervell và Lange-Nielsen. Bệnh gây rối loạn nhịp tim và mất thính giác nghiêm trọng ngay từ khi sinh ra. Đột biến thường có trong cả hai bản sao của gen KCNQ1 trong mỗi tế bào. Đa số đột biến dẫn đến một phiên bản protein KCNQ1 ngắn bất thường, không có chức năng và không thể sử dụng để xây dựng các kênh kali. Những đột biến khác làm thay đổi một số lượng nhỏ axit amin trong protein, từ đó biến đổi cấu trúc và chức năng bình thường của kênh. Cuối cùng, kênh kali không còn khả năng vận chuyển ion kali ở tai trong và cơ tim, dẫn đến mất thính lực và rối loạn nhịp tim đặc trưng của hội chứng Jervell và Lange-Nielsen.
Hội chứng Romano-Ward
Đột biến gen KCNQ1 là nguyên nhân phổ biến nhất của hội chứng Romano-Ward, chiếm khoảng 1/3 các trường hợp. Tình trạng này là một dạng rối loạn nhịp tim gọi là hội chứng QT dài (long QT syndrome). Cơ tim của người bệnh mất nhiều thời gian hơn bình thường để nạp năng lượng giữa các nhịp đập.
Hơn 600 đột biến gen KCNQ1 gây ra hội chứng Romano-Ward đã được xác định, chúng thường chỉ xuất hiện trong một bản sao của gen KCNQ1 trong mỗi tế bào. Hầu hết đột biến thay đổi các axit amin đơn lẻ trong protein KCNQ1 hoặc chèn hay xóa một số lượng nhỏ axit amin. Những thay đổi này vẫn cho phép protein hình thành các kênh nhưng giảm khả năng vận chuyển ion kali ra khỏi tế bào cơ tim. Quá trình vận chuyển ion giảm làm thay đổi tín hiệu điện trong tim, dẫn đến tăng nguy cơ tim đập không đều có thể gây ngất hoặc đột tử.
Xem thêm Hội chứng Romano-WardHội chứng QT ngắn
Ít nhất hai đột biến gen KCNQ1 có thể gây ra dạng bệnh tim gọi là hội chứng QT ngắn (short QT syndrome). Cơ tim của người bệnh mất ít thời gian hơn bình thường để nạp năng lượng giữa các nhịp đập, dẫn đến tăng nguy cơ nhịp tim bất thường có thể gây ngất hoặc đột tử.
Đột biến gen KCNQ1 làm thay đổi các axit amin đơn trong protein KCNQ1, từ đó biến đổi chức năng của các kênh ion được tạo bởi protein KCNQ1, dẫn đến kênh tăng cường hoạt động. Cuối cùng, nhiều ion kali chảy ra khỏi tế bào cơ tim vào thời điểm quan trọng trong nhịp tim, có thể dẫn đến nhịp tim không đều.
Xem thêm Hội chứng QT ngắnTiểu đường thai kỳ
Các vấn đề khác
Đột biến gen KCNQ1 còn gây ra một số bệnh lý liên quan đến bất thường nhịp tim, bao gồm hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh (Sudden Infant Death Syndrome - SIDS) và hội chứng QT dài mắc phải (acquired long QT syndrome).
SIDS là nguyên nhân chính gây tử vong ở trẻ sơ sinh dưới một tuổi. Cái chết xảy ra đột ngột và không rõ nguyên nhân, thường trong khi ngủ. Mặc dù nguyên nhân của SIDS thường không rõ ràng, nhưng người ta đã xác định được các đột biến gen KCNQ1 trong một số trường hợp. Các yếu tố di truyền và môi trường khác (phần lớn chưa được xác định) cũng góp phần gia tăng nguy cơ SIDS.
Một số loại thuốc bao gồm thuốc điều trị loạn nhịp tim, nhiễm trùng, co giật và an thần có thể dẫn đến nhịp tim bất thường ở một số người. Tình trạng này gọi là hội chứng QT dài mắc phải làm tăng nguy cơ ngưng tim và đột tử. Một tỷ lệ nhỏ các trường hợp hội chứng QT dài mắc phải xảy ra ở những người có biến thể gen KCNQ1.
Các tên gọi khác
- ATFB1
- IKs producing slow voltage-gated potassium channel alpha subunit KvLQT1
- JLNS1
- KCNA8
- KCNA9
- KCNQ1_HUMAN
- KQT-like 1
- Kv1.9
- Kv7.1
- KVLQT1
- LQT1
- potassium channel, voltage gated KQT-like subfamily Q, member 1
- potassium voltage-gated channel, KQT-like subfamily, member 1
References
- Genetic Testing Information. KCNQ1 potassium voltage-gated channel subfamily Q member 1 [ Homo sapiens (human) ]. Retrieved April 9, 2022 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/3784
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. POTASSIUM CHANNEL, VOLTAGE-GATED, KQT-LIKE SUBFAMILY, MEMBER 1; KCNQ1. Retrieved April 9, 2022 from https://omim.org/entry/607542
- National Library of Medicine. KCNQ1 gene. Retrieved April 9, 2022 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/kcnq1/