Gen MECP2
Gen MECP2 nằm trên nhiễm sắc thể X, cung cấp hướng dẫn tạo ra protein MeCP2 có chức năng điều chỉnh hoạt động của gen bằng cách sửa đổi chất nhiễm sắc— phức hợp ADN và protein thực hiện đóng gói ADN vào nhiễm sắc thể. Protein MeCP2 hiện diện trong các tế bào khắp cơ thể, mặc dù nó đặc biệt có nhiều trong các tế bào não.
Chức năng chính
Trong não, protein MeCP2 rất quan trọng với hoạt động của một số loại tế bào, bao gồm tế bào thần kinh (neuron). Protein có thể tham gia duy trì kết nối (khớp thần kinh) giữa các tế bào thần kinh, khớp thần kinh là nơi các tế bào giao tiếp với nhau. Nhiều gen được điều chỉnh bởi protein MeCP2 giữ vai trò trong chức năng bình thường của não, đặc biệt là duy trì các khớp thần kinh.
Người ta tin rằng protein MeCP2 cũng có thể tham gia vào quá trình xử lý các phân tử ARN thông tin (mRNA)—phân tử nắm vai trò như bản thiết kế di truyền để tạo ra protein. Bằng cách cắt và sắp xếp lại các phân tử mRNA theo nhiều cách, protein MeCP2 kiểm soát quá trình sản xuất các phiên bản khác nhau của một số protein. Quá trình này được gọi là nối thay thế. Trong não, sự liên kết thay thế của các protein rất quan trọng cho hoạt động giao tiếp bình thường giữa các tế bào thần kinh và cũng có thể cần thiết cho chức năng của các loại tế bào não khác.
Đột biến gây bệnh
Hội chứng lặp MECP2
Thừa một bản sao của gen MECP2 trong mỗi tế bào gây ra hội chứng lặp MECP2 (MECP2 duplication syndrome). Bệnh có biểu hiện đặc trưng gồm thiểu năng trí tuệ, chậm phát triển và động kinh. Tỉ lệ mắc bệnh của nữ cao hơn nam. Bệnh nhân nữ có xu hướng biểu hiện nhẹ hơn. Lặp đoạn chứa gen MECP2 xảy ra trên nhánh dài (q) của nhiễm sắc thể X, các gen khác cũng có thể có liên quan tùy thuộc vào kích thước của đoạn bị lặp. Kích thước đoạn lặp thay đổi từ 100.000 đến vài triệu cặp base.
Gen MECP2 bị lặp lại nên protein MeCP2 được sản xuất quá mức rồi kéo theo hoạt động của protein cũng tăng lên. Protein hoạt động bất thường khiến cơ chế điều hòa gen và sản xuất protein trong não bị thay đổi, cuối cùng tế bào thần kinh trở nên bất thường. Những thay đổi trong tế bào thần kinh làm gián đoạn hoạt động bình thường của não, từ đó các dấu hiệu và triệu chứng của hội chứng lặp MECP2 khởi phát.
Bệnh não sơ sinh nặng liên-quan-MECP2
Ít nhất 19 đột biến gen MECP2 gây ra bệnh não sơ sinh nặng liên-quan-MECP2 (MECP2-related severe neonatal encephalopathy). Bệnh hầu như chỉ ảnh hưởng đến nam giới với biểu hiện đặc trưng gồm tật đầu nhỏ, rối loạn vận động, khó thở và co giật. Nhiều đột biến gen MECP2 gây bệnh trên nam giới dẫn đến một bệnh lý tương tự được gọi là hội chứng Rett trên nữ giới. Phần lớn đột biến thay đổi cặp base đơn, chèn hoặc xóa các cặp base trong gen hoặc thay đổi cách tạo ra protein. Những thay đổi này làm xáo trộn cấu trúc của protein MeCP2 hoặc giảm số lượng protein được tạo ra, từ đó tế bào không có đủ protein MeCP2 để liên kết với ADN và điều chỉnh các gen khác. Thiếu MeCP2 làm thay đổi hoạt động của các gen thường được kiểm soát bởi protein này. Đột biến gen MECP2 cũng có thể phá vỡ liên kết thay thế của các protein thiết yếu cho quá trình liên lạc giữa các tế bào thần kinh. Mặc dù những khiếm khuyết này làm gián đoạn quá trình phát triển bình thường của não, người ta vẫn chưa rõ làm thế nào mà đột biến gen MECP2 dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh não sơ sinh nặng liên-quan-MECP2.
Xem thêm Bệnh não sơ sinh dạng nặng liên-quan-MECP2Hội chứng PPM-X
Các đột biến gen MECP2 gây ra hội chứng PPM-X (PPM-X syndrome). Bệnh có biểu hiện đặc trưng gồm thiểu năng trí tuệ từ nhẹ đến nặng, rối loạn lưỡng cực và bệnh Parkinson. Tỉ lệ mắc bệnh của nam cao hơn nữ, bệnh nhân nữ thường chỉ bị thiểu năng trí tuệ nhẹ.
Tám đột biến gây ra khoảng một nửa số trường hợp mắc hội chứng PPM-X. Những đột biến này thay đổi các axit amin trong protein MeCP2 hoặc tạo ra tín hiệu dừng sớm trong hướng dẫn tạo protein. Các đột biến gây ra hội chứng PPM-X dẫn đến một protein MeCP2 không thể tương tác đúng với ADN hoặc các protein khác, do đó nó không thể kiểm soát biểu hiện của gen. Người ta chưa rõ làm thế nào đột biến gen MECP2 dẫn đến các dấu hiệu và triệu chứng của hội chứng PPM-X, nhưng các gen trong não biểu hiện không đúng có thể góp phần gây ra thiểu năng trí tuệ, rối loạn vận động và tâm thần.
Hội chứng Rett
Hơn 620 đột biến gen MECP2 gây ra hội chứng Rett trên phụ nữ. Người bệnh bị rối loạn não dẫn đến các vấn đề giao tiếp, học tập và phối hợp. Đột biến bao gồm thay đổi cặp base đơn, chèn hoặc xóa ADN trong gen và thay đổi cách gen tạo ra protein. Đột biến gen MECP2 thay đổi cấu trúc của protein MeCP2 hoặc giảm số lượng protein được tạo ra, do đó quá trình điều hòa biểu hiện gen trong tế bào não bị suy yếu. Protein bất thường cũng có thể phá vỡ liên kết thay thế của các protein quan trọng cho hoạt động giao tiếp giữa các tế bào thần kinh. Nghiên cứu cho thấy những thay đổi này có thể làm giảm hoạt động của một số tế bào thần kinh và ảnh hưởng đến khả năng giao tiếp giữa chúng. Người ta chưa rõ làm thế nào những thay đổi này dẫn đến các đặc điểm của hội chứng Rett.
Xem thêm Hội chứng RettTự kỷ
Các vấn đề khác
Đột biến gen MECP2 cũng gây ra một số bệnh lý khác ảnh hưởng đến não. Ví dụ, đột biến gen MECP2 liên quan đến một số trường hợp thiểu năng trí tuệ liên quan nhiễm sắc thể X với mức độ từ trung bình đến nặng mà không có các đặc điểm khác của các hội chứng được mô tả bên trên. Ngoài ra, một số người mang cả đặc điểm của hội chứng Rett lẫn các dấu hiệu và triệu chứng tương tự như hội chứng Angelman (bệnh gây ra biểu hiện thiểu năng trí tuệ, các vấn đề vận động, hay cười và dễ bị kích động) có đột biến gen MECP2. Đột biến gen MECP2 hoặc những thay đổi trong hoạt động của gen đã được báo cáo trong một số trường hợp mắc chứng tự kỷ.
Các tên gọi khác
- MeCP2 protein
- MECP2_HUMAN
- methyl CpG binding protein 2
- methyl CpG binding protein 2 (Rett syndrome)
- MRX16
- MRX79
- PPMX
- RTS
- RTT
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. MECP2 methyl-CpG binding protein 2 [Homo sapiens (human)]. Retrieved February 23, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4204/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. ANGELMAN SYNDROME; AS. Retrieved February 23, 2024 from https://omim.org/entry/105830
- National Library of Medicine. MECP2 gene. Retrieved February 23, 2024 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/mecp2/