Gen STAT3
Gen STAT3 nằm trên nhiễm sắc thể 17, nó thuộc họ gen STAT. Những gen này cung cấp hướng dẫn tạo ra protein hoạt động trong các đường truyền tín hiệu hóa học thiết yếu của tế bào. Khi được kích hoạt bởi một số tín hiệu hóa học, các protein STAT sẽ di chuyển vào nhân tế bào và gắn vào một số khu vực tương ứng của ADN. Chúng liên kết với các vùng điều hòa gần các gen nhằm kiểm soát trạng thái hoạt động của những gen này. Dựa trên chức năng này, protein STAT được gọi là yếu tố phiên mã.
Chức năng chính
Với chức năng điều chỉnh hoạt động của gen, protein STAT3 tham gia vào nhiều quá trình của tế bào. Nó giúp kiểm soát sự phát triển và phân chia của tế bào, sự di chuyển của tế bào và quá trình tự hủy của tế bào (apoptosis). Protein STAT3 hoạt động trong các mô khắp cơ thể. Nó giữ vị trí quan trọng trong quá trình phát triển và hoạt động của một số hệ thống cơ thể, nó rất cần thiết cho sự sống. Trong hệ miễn dịch, protein STAT3 truyền tín hiệu cho các tế bào miễn dịch trưởng thành, đặc biệt tế bào T và tế bào B. Những tế bào này kiểm soát phản ứng của cơ thể đối với những yếu tố ngoại lai như vi khuẩn và nấm. Ngoài ra, protein STAT3 tham gia quá trình điều hòa phản ứng viêm - cách mà hệ thống miễn dịch phản ứng với nhiễm trùng hoặc chấn thương, nó tham gia các quá trình tế bào thúc đẩy phản ứng dị ứng. Trong hệ thống xương, protein STAT3 góp phần hình thành các tế bào chuyên biệt giúp xây dựng và phá vỡ mô xương. Những tế bào này cần thiết cho sự phát triển bình thường và duy trì xương.
Đột biến gây bệnh
Hội chứng tăng IgE di truyền trội
Hơn 100 đột biến dòng mầm trong gen STAT3 đã được xác định ở những người mắc hội chứng tăng IgE di truyền trội (Autosomal dominant hyper-IgE syndrome - AD-HIES), một rối loạn hệ thống miễn dịch dẫn đến nhiễm trùng da và phổi tái phát cũng như các bất thường về xương, răng và mạch máu. Bệnh gây ra biểu hiện đặc trưng với mức độ cao của một loại protein miễn dịch được gọi là immunoglobulin E (IgE), loại protein này liên quan đến các phản ứng dị ứng. Đa số các đột biến liên quan đến bệnh đều thay đổi các axit amin đơn trong protein STAT3.
Những thay đổi trong gen STAT3 làm xáo trộn cấu trúc và chức năng của protein STAT3, từ đó suy giảm khả năng kiểm soát hoạt động của các gen khác. Phần lớn đột biến đều có hiệu ứng trội-âm tính, do đó protein bị biến đổi được tạo ra từ một bản sao của gen STAT3 sẽ can thiệp vào chức năng của protein bình thường được tạo ra từ bản sao khác của gen đó. Thiếu tín hiệu của STAT3 sẽ phá vỡ sự trưởng thành bình thường của các tế bào T (cụ thể là một tập hợp con được gọi là tế bào Th17) và các tế bào miễn dịch khác. Do đó, hệ miễn dịch bất thường khiến người mắc AD-HIES rất dễ bị nhiễm trùng, đặc biệt nhiễm trùng do vi khuẩn và nấm ảnh hưởng đến phổi và da. Protein STAT3 không hoạt động nên tế bào không thể phản ứng với các tín hiệu kích hoạt phản ứng dị ứng, do đó người mắc AD-HIES không tăng nguy cơ dị ứng mặc dù có lượng IgE cao. Người ta chưa rõ tại sao protein này lại tăng cao với những người bị ảnh hưởng.
Vai trò của protein STAT3 trong cơ chế hình thành và duy trì mô xương có thể giải thích tại sao đột biến gen STAT3 dẫn đến các bất thường đặc trưng về xương và răng của bệnh, tuy nhiên nguyên nhân gây ra các bất thường mạch máu vẫn chưa rõ ràng.
Xem thêm Hội chứng tăng IgE di truyền trộiBệnh Crohn
Hội chứng tăng sinh lympho tự miễn
Ung thư tuyến tiền liệt
Bệnh Zona
Bệnh tự miễn
Ít nhất 20 đột biến gen STAT3 gây ra bệnh tự miễn ảnh hưởng đến nhiều hệ thống cơ thể. Bệnh tự miễn là một nhóm các bất thường của hệ miễn dịch, trong đó hệ miễn dịch tấn công các tế bào và mô của chính cơ thể. Với những người mang các đột biến gen STAT3, tình trạng tự miễn thường bắt đầu sớm từ thời thơ ấu và liên quan đến nhiều hệ thống cơ thể. Các dấu hiệu và triệu chứng thường do hệ miễn dịch tấn công các tế bào sản xuất insulin trong tuyến tụy (tiểu đường loại 1), hồng cầu (thiếu máu tán huyết tự miễn), tiểu cầu (giảm tiểu cầu tự miễn) hoặc các mô trong đường tiêu hóa (bệnh ruột tự miễn). Các đột biến liên quan đến bệnh thường được di truyền và hiện diện trong mọi tế bào của cơ thể (đột biến dòng mầm). Chúng thay đổi các axit amin trong protein STAT3, từ đó dẫn đến một phiên bản protein hoạt động bất thường. Do đó, các đột biến được phân loại là "tăng chức năng".
Thông thường, protein STAT3 được bật và tắt để đáp ứng với các tín hiệu kiểm soát sự tăng trưởng và phát triển của tế bào. Một phiên bản protein hoạt động sẽ chuyển tiếp các thông điệp đến nhân ngay cả khi không có các tín hiệu hóa học. Hoạt động STAT3 bất thường ngăn chặn cơ chế kiểm soát của hệ miễn dịch, dẫn đến tình trạng tự miễn dịch.
Ung thư
Đột biến gen STAT3 được tìm thấy trong khoảng 1/3 số bệnh nhân mắc một loại ung thư máu có tên là bệnh bạch cầu lympho dạng hạt lớn (Large Granular lymphocytic Leukemia - LGL), người bệnh tích tụ các tế bào bạch cầu (tế bào lympho) lớn bất thường có chứa hạt. Nngười mắc LGL cũng có thể bị bệnh tự miễn, chủ yếu viêm khớp dạng thấp hoặc thiếu máu tán huyết tự miễn và các bất thường khác với tế bào máu, vd như bất sản hồng cầu nguyên (pure red cell aplasia). Bệnh được chia làm hai dạng bệnh dựa trên loại tế bào bạch cầu liên quan: bệnh bạch cầu lympho bào hạt lớn tế bào T (T-cell large granular lymphocytic leukemia - T-LGL) và rối loạn tăng sinh lympho mãn tính của tế bào NK (chronic lymphoproliferative disorders of NK cells - CLPD-NK). Cả hai dạng đều có các dấu hiệu và triệu chứng giống nhau.
Khác với các đột biến gây ra tình trạng tự miễn dịch, đột biến gen STAT3 liên quan đến LGL không di truyền, thay vào đó chúng chỉ hiện diện trong các tế bào lympho bất thường. (Những đột biến như vậy được gọi là đột biến soma.) Đột biến liên quan đến LGL được phân loại là "tăng chức năng", bởi vì chúng khiến protein STAT3 hoạt động quá mức. Người ta tin rằng protein STAT3 hoạt động quá mức hướng dẫn các tế bào tiếp tục phát triển và phân chia, đồng thời ngăn chặn các tế bào hư hại tự hủy (trải qua cái chết theo chương trình). Protein STAT3 dư có thể góp phần phát triển ung thư bằng cách cho phép các tế bào bất thường phát triển và phân chia không kiểm soát.
Các tên gọi khác
- acute-phase response factor
- APRF
- APRF Transcription Factor
- DNA-binding protein APRF
- FLJ20882
- hypothetical protein MGC16063
- IL6-Response Factor
- LIF(leukemia inhibitory factor)-Response Factor
- LIF-Response Factor
- signal transducer and activator of transcription 3 (acute-phase response factor)
- STAT3_HUMAN
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. STAT3 signal transducer and activator of transcription 3 [Homo sapiens (human)]. Retrieved April 18, 2023 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/6774/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. SIGNAL TRANSDUCER AND ACTIVATOR OF TRANSCRIPTION 3; STAT3. Retrieved April 18, 2023 from https://omim.org/entry/102582
- National Library of Medicine. STAT3 gene. Retrieved April 18, 2023 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/stat3/