Gen OPA1
Gen OPA1 nằm trên nhiễm sắc thể 3, cung cấp hướng dẫn tạo ra protein OPA1. Protein OPA1 hoạt động chủ yếu trên màng trong của ti thể—bào quan sản xuất năng lượng cho tế bào. Người ta tìm thấy protein OPA1 trong các tế bào và mô trên toàn cơ thể.
Ti thể có khả năng thay đổi hình dạng thông qua quá trình phân hạch (phân tách thành các mảnh nhỏ hơn) và hợp hạch (phản ứng kết hợp các mảnh lại). Hoạt động thay đổi hình dạng này cần cho chức năng của ti thể cũng như quá trình sản xuất ti thể mới.
Chức năng chính
Protein OPA1 có thể điều chỉnh hình dạng của ti thể thông qua quá trình hợp hạch. Protein này cũng tham gia vào quá trình phosphoryl oxy hóa diễn ra bên trong ti thể nhằm tạo ra chênh lệch điện tích giữa hai bên của màng, từ đó tạo điều kiện cho hoạt động tạo năng lượng ATP cho tế bào. Ngoài ra, protein OPA1 cũng liên quan đến cơ chế duy trì ADN trong ti thể (mtDNA) và quá trình tế bào chết tự nhiên (apoptosis).
Đột biến gây bệnh
Teo thần kinh thị giác loại 1
Ít nhất 240 đột biến gen OPA1 gây ra teo thần kinh thị giác loại 1. Người bệnh thường mất thị lực từ giai đoạn trẻ nhỏ và triệu chứng bệnh nghiêm trọng dần theo thời gian. Bệnh nhân có thể gặp vấn đề nhận diện màu sắc, đặc biệt họ không thể phân biệt màu xanh lá cây và xanh nước biển.
Phần lớn đột biến gen OPA1 tạo ra tín hiệu dừng sớm quá trình tổng hợp protein OPA1, dẫn đến protein tạo ra có kích thước ngắn hơn so với bình thường. Do đó, protein không ổn định và nhanh chóng phân hủy. Loại đột biến gây bệnh phổ biến nhất trên những người có nguồn gốc Đan Mạch là đột biến xóa một nucleotide trong gen OPA1 (kí hiệu là 2826delT).
Protein OPA1 phân hủy sớm khiến cho ti thể trở nên vô tổ chức và giảm khả năng sản xuất năng lượng. Ngoài ra, ADN của ti thể không được duy trì khiến chúng dễ xuất hiện đột biến, từ đó làm thay đổi chức năng ti thể. Các tế bào chứa ti thể hoạt động kém dễ đi vào quá trình apoptosis. Trong khi protein OPA1 hiện diện trong các tế bào trên khắp cơ thể, các tế bào hạch võng mạc đặc biệt nhạy cảm với đột biến gen OPA1 do chúng có yêu cầu năng lượng cao. Khi khả năng sản xuất năng lượng của ti thể giảm, các tế bào hạch võng mạc chết dần theo thời gian kéo theo các sợi trục thần kinh thị giác teo lại. Quá trình truyền thông tin thị giác đến não gián đoạn dẫn đến thị lực kém đi, từ đó gây ra các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh teo thần kinh thị giác loại 1.
Xem thêm Teo thần kinh thị giác loại 1Liệt cơ vận nhãn tiến triển
Các vấn đề khác
Khoảng 20% đột biến gen OPA1 gây ra chứng teo thần kinh thị giác loại 1 kèm theo các vấn đề sức khỏe khác. Trong đó, một số đột biến được ghi nhận là nguyên nhân gây ra teo thần kinh thị giác loại 1 kèm mất thính giác. Đột biến gen OPA1 cũng có thể gây ra hội chứng teo thần kinh thị giác trội trên nhiễm sắc thể thường (kí hiệu là ADOA). Bệnh nhân mắc hội chứng ADOA thường xuất hiện các triệu chứng bao gồm mất thị lực và thính giác, cơ kiểm soát chuyển động mắt yếu đi, khó giữ thăng bằng và phối hợp cử động, bệnh thần kinh vận động và yếu cơ xương. Ngoài ra, bệnh nghiêm trọng nhất do đột biến gen OPA1 gây ra là hội chứng Behr. Những người mắc hội chứng Behr thường xuất hiện các vấn đề về thần kinh ngay trong giai đoạn trẻ nhỏ. Họ cũng có thể teo thị giác, mắc bệnh não, mất cảm giác tại các chi, khó phối hợp cử động, khó tiêu hóa và chậm phát triển.
Nguyên nhân gây ra các bệnh này có thể là do ti thể hoạt động kém khiến tế bào chết dần theo thời gian. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn không rõ tại sao đột biến gen OPA1 chỉ ảnh hưởng đến mắt trên những người teo thần kinh thị giác loại 1, trong khi đột biến gây ra nhiều triệu chứng trên các bệnh khác. Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng một số đột biến gen OPA1 dẫn đến sản xuất protein bất thường có thể gây cản trở chức năng của protein bình thường, từ đó khiến chức năng protein OPA1 suy yếu thêm.
Trong khi chứng teo thần kinh thị giác loại 1 và hội chứng teo thần kinh thị giác trội trên nhiễm sắc thể thường do đột biến gen OPA1 trên một bản sao của gen trong mỗi tế bào, những người mắc hội chứng Behr lại có đột biến trên cả hai bản sao của gen. Những thay đổi trên cả hai bản sao làm giảm đáng kể lượng protein OPA1 có chức năng, từ đó có thể khiến cho triệu chứng bệnh nghiêm trọng hơn trên bệnh nhân mắc hội chứng Behr.
Các tên gọi khác
- dynamin-like 120 kDa protein, mitochondrial
- FLJ12460
- KIAA0567
- MGM1
- mitochondrial dynamin-like GTPase
- NPG
- NTG
- OPA1_HUMAN
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. OPA1 OPA1 mitochondrial dynamin like GTPase [Homo sapiens (human)]. Retrieved April 01, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4976/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. OPTIC ATROPHY WITH OR WITHOUT DEAFNESS, OPHTHALMOPLEGIA, MYOPATHY, ATAXIA, AND NEUROPATHY. Retrieved April 01, 2024 from https://omim.org/entry/125250
- National Library of Medicine. OPA1 gene. Retrieved April 01, 2024 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/opa1/