Gen PRKN
Gen PRKN, một trong những gen lớn nhất của con người, nằm trên nhiễm sắc thể số 6, cung cấp hướng dẫn để tạo ra một protein gọi là parkin, tham gia vào quá trình phá vỡ các protein không cần thiết bằng cách gắn các protein bị hư hỏng và dư thừa với các phân tử được gọi là ubiquitin. Ubiquitin phát tín hiệu để di chuyển các protein không cần thiết vào các cấu trúc tế bào chuyên biệt được gọi là proteasomes, nơi các protein bị phân hủy. Hệ thống ubiquitin-proteasome hoạt động như hệ thống kiểm soát chất lượng của tế bào bằng cách loại bỏ các protein bị hư hỏng, dị dạng và dư thừa. Hệ thống này cũng điều chỉnh sự sẵn có của các protein liên quan đến một số hoạt động quan trọng của tế bào, như thời gian phân chia và tăng trưởng tế bào. Do hoạt động của nó trong hệ thống ubiquitin-proteasome, parkin thuộc về một nhóm protein được gọi là E3 ubiquitin ligases.
Chức năng chính
Parkin dường như có liên quan đến việc duy trì ty thể, trung tâm sản xuất năng lượng trong tế bào. Tuy nhiên, ít người biết về vai trò của nó đối với chức năng của ty thể. Nghiên cứu cho thấy rằng parkin có thể giúp kích hoạt sự phá hủy các ti thể hoạt động không bình thường.
Các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt động của parkin đã khiến các nhà nghiên cứu đề xuất một số hoạt động bổ sung cho protein này. Parkin có thể hoạt động như một protein ức chế khối u, có nghĩa là nó ngăn chặn các tế bào phát triển và phân chia quá nhanh hoặc theo cách không kiểm soát được. Parkin cũng có thể điều chỉnh việc cung cấp và giải phóng các túi được gọi là túi tiếp hợp từ các tế bào thần kinh. Các túi tiếp hợp chứa các sứ giả hóa học truyền tín hiệu từ tế bào thần kinh này sang tế bào thần kinh khác.
Đột biến gây bệnh
Bệnh Parkinson
Các nhà nghiên cứu đã xác định được hơn 200 đột biến gen PRKN gây ra bệnh Parkinson, đặc trưng bởi các vấn đề chuyển động và thăng bằng. Các đột biến trên gen này có liên quan đến dạng bệnh Parkinson ở tuổi vị thành niên xuất hiện trước 20 tuổi và một số trường hợp phổ biến hơn khởi phát muộn sau 50 tuổi.
Một số đột biến gen PRKN dẫn đến một protein parkin nhỏ bất thường không có chức năng và nhanh chóng bị phá vỡ trong tế bào. Các đột biến khác chèn, xóa hoặc thay đổi những nucleotide trong gen PRKN, dẫn đến một phiên bản khiếm khuyết của protein parkin hoặc ngăn cản việc sản xuất protein này. Các đột biến gen PRKN liên quan đến bệnh Parkinson thường làm parkin ngưng hoạt động.
Vẫn chưa rõ làm thế nào đột biến gen PRKN gây ra bệnh Parkinson. Protein parkin không hoạt động có thể làm rối loạn hệ thống ubiquitin-proteasome dẫn đến tích tụ các protein không cần thiết, từ đó có thể làm gián đoạn các hoạt động bình thường của tế bào như cung cấp và giải phóng các túi tiếp hợp, đặc biệt là các túi chứa chất truyền tin hóa học gọi là dopamine. Vì parkin thường có nhiều trong não nên nó mất đi có thể dẫn đến suy giảm hoặc chết các tế bào thần kinh, bao gồm cả những tế bào sản xuất dopamine. Mất tế bào thần kinh sản xuất dopamine là một điểm đặc trưng của bệnh Parkinson.
Các đột biến trên gen PRKN cũng có thể phá vỡ sự điều hòa của ti thể. Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng rối loạn chức năng ti thể trong các tế bào thần kinh sản xuất dopamine có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc gây ra các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh Parkinson.
Xem thêm Bệnh ParkinsonBệnh phong
Ung thư phổi
Ung thư
Gen PRKN kéo dài một phần của vùng FRA6E trên nhiễm sắc thể số 6, là khu vực mong manh vì tính không ổn định, dễ bị phá vỡ và sắp xếp lại. Những thay đổi liên quan đến vùng FRA6E đã được báo cáo ở một số dạng ung thư ở người, bao gồm u nguyên bào thần kinh đệm (một dạng ung thư não), ung thư đại trực tràng, ung thư phổi và ung thư buồng trứng. Trong một số khối u ung thư này, các phân đoạn của vùng FRA6E bao gồm một phần hoặc toàn bộ gen PRKN bị xóa hoặc sao chép bất thường. Những thay đổi di truyền này được mô tả là soma vì chúng chỉ xảy ra trong các tế bào khối u và không di truyền, chúng làm hoạt động của parkin suy giảm hoặc không có trong các tế bào này. Bởi vì parkin hoạt động như một chất ức chế khối u, nên khi thiếu hụt có thể cho phép các tế bào phát triển và phân chia một cách mất kiểm soát, dẫn đến hình thành khối u.
Các vấn đề khác
Các nghiên cứu cho thấy các biến thể phổ biến (đa hình) trong gen PRKN (và một gen lân cận được gọi là PACRG) có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh Hansen, còn được gọi là bệnh phong. Bệnh này ảnh hưởng đến thần kinh và da, do vi khuẩn Mycobacterium leprae gây ra. Vẫn chưa rõ bằng cách nào mà các đa hình PRKN làm tăng tính nhạy cảm với bệnh Hansen. Các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống ubiquitin-proteasome có thể đóng một vai trò trong việc kiểm soát nhiễm trùng. Các đa hình trong gen PRKN có thể làm thay đổi một cách tinh vi chức năng của parkin, làm cho hệ thống ubiquitin-proteasome kém hiệu quả hơn.
Các tên gọi khác
- AR-JP
- PARK2
- parkin
- Parkinson disease (autosomal recessive, juvenile) 2, parkin
- parkinson protein 2, E3 ubiquitin protein ligase (parkin)
- PDJ
- PRKN2_HUMAN
- ubiquitin E3 ligase
References
- Genetic Testing Information. PRKN parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase [ Homo sapiens (human) ]. Retrieved July 7, 2021 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/5071
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. PARKIN; PARK2. Retrieved July 7, 2021 from https://omim.org/entry/602544
- U.S National Library of Medicine. PRKN gene. Retrieved July 7, 2021 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/prkn/