Nhiễm sắc thể 13
Nhiễm sắc thể 13 liên quan đến hội chứng Patau ở thai nhi, u nguyên bào võng mạc, hội chứng Feingold,… Con người bình thường có 46 nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào và được chia thành 23 cặp nhiễm sắc thể tương đồng. Trong hai bản sao của nhiễm sắc thể số 13 thì có một bản sao được thừa hưởng từ bố và bản sao còn lại thừa hưởng từ mẹ tạo thành một cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong số 23 cặp nhiễm sắc thể.
Nhiễm sắc thể 13 được tạo thành từ khoảng 115 triệu cặp base và chiếm từ 3,5% đến 4% tổng số ADN trong tế bào.
Tổng quan
Xác định gen trên mỗi nhiễm sắc thể là lĩnh vực nghiên cứu mang tính ứng dụng cao trong nghiên cứu di truyền học. Vì các nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp tiếp cận khác nhau để dự đoán số lượng gen trên mỗi nhiễm sắc thể nên số lượng gen ước tính sẽ khác nhau. Nhiễm sắc thể 13 có thể chứa khoảng 300 đến 400 gen hoạt hóa tạo ra protein. Các protein này thực hiện nhiều vai trò khác nhau trong cơ thể.
Đột biến gây bệnh
Các tình trạng bệnh sau đây có nguyên nhân do đột biến liên quan đến sự thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể hoặc thay đổi số lượng bản sao của nhiễm sắc thể số 13.
Hội chứng tăng sinh tủy 8p11
Chuyển vị trên nhiễm sắc thể số 13 đã được tìm thấy ở hầu hết những người mắc dạng ung thư máu hiếm gặp gọi là hội chứng tăng sinh tủy 8p11 (8p11 myeloproliferative syndrome). Biểu hiện đặc trưng gồm gia tăng số lượng tế bào bạch cầu hay còn gọi là rối loạn tăng sinh tủy và phát triển ung thư hạch (một loại ung thư liên quan đến máu) và hình thành khối u trong các hạch bạch huyết. Rối loạn tăng sinh tủy thường phát triển thành một dạng ung thư máu khác gọi là bệnh bạch cầu dòng tủy cấp tính (acute myeloid leukemia). Hội chứng tăng sinh tủy 8p11 chủ yếu do chuyển đoạn t(8;13)(p11;q12) giữa nhiễm sắc thể 13 và nhiễm sắc thể 8. Chuyển đoạn hợp nhất một phần của gen ZMYM2 trên nhiễm sắc thể số 13 với một phần của gen FGFR1 trên nhiễm sắc thể số 8. Chuyển vị này chỉ xảy ra ở các tế bào ung thư.
Protein tạo ra từ gen FGFR1 bình thường có thể kích hoạt tín hiệu giúp tế bào phản ứng với môi trường, ví dụ như kích thích tế bào phát triển. Protein ZMYM2-FGFR1 từ gen hợp nhất dẫn đến truyền tín hiệu FGFR1 liên tục. Tín hiệu không được kiểm soát sẽ thúc đẩy các tế bào phát triển và phân chia liên tục dẫn đến ung thư.
Hội chứng Feingold
Hội chứng Feingold loại 2 do mất đoạn nhỏ tại vị trí 13q31.3 trên nhánh dài (q) của nhiễm sắc thể 13. Hội chứng Feingold loại 2 có các biểu hiện đặc trưng như bất thường ở ngón tay và ngón chân đặc biệt là ngắn ngón tay thứ hai và thứ năm. Các biểu hiện phổ biến khác bao gồm kích thước đầu nhỏ bất thường (tật đầu nhỏ) và học tập khó. Đột biến mất đoạn 13q31.3 làm xóa mất gen MIR17HG và đôi khi một phần hoặc tất cả các gen lân cận khác liên quan đến hội chứng. Mất gen MIR17HG được cho là nguyên nhân chính gây ra các triệu chứng đặc trưng của bệnh mặc dù mất các gen khác cũng có thể đóng một vai trò nào đó trong một số trường hợp.
Gen MIR17HG mang thông tin di truyền tổng hợp tạo ra cụm miR-17~92 microRNA (miRNA) bao gồm sáu miRNA khác nhau. MiRNA là những đoạn ARN ngắn kiểm soát biểu hiện gen bằng cách diều chỉnh sản xuất protein. Các miRNA trong cụm miR-17~92 tham gia điều hòa các đường tín hiệu chỉ dẫn một số hoạt động tế bào liên quan đến tăng trưởng và phát triển trước khi sinh.
Mất một bản sao gen MIR17HG làm giảm số lượng miRNA của cụm miR-17~92 để kiểm soát hoạt động của một số gen trong quá trình phát triển. Mặc dù gián đoạn các đường truyền tín hiệu có thể dẫn đến các đặc điểm của hội chứng Feingold loại 2, người ta vẫn chưa biết chính xác thiếu miRNA trong cụm miR-17~92 gây ra các đặc điểm của bệnh như thế nào.
U nguyên bào võng mạc
U nguyên bào võng mạc là bệnh ung thư mô chịu trách nhiệm cảm nhận ánh sáng ở phía sau của mắt (võng mạc) chủ yếu ảnh hưởng trẻ em, nguyên nhân do bất thường trên gen RB1. Gen này nằm trong vùng 13q14 trên nhánh q của nhiễm sắc thể số 13. Mặc dù hầu hết các khối u nguyên bào võng mạc do đột biến gen RB1, chỉ một tỷ lệ nhỏ các khối u nguyên bào võng mạc hình thành do mất đoạn trong vùng 13q14.
Ngoài u nguyên bào võng mạc, mất đoạn vùng 13q14 có thể gây ra thiểu năng trí tuệ, chậm phát triển và nét mặt dị biệt như lông mày nổi rõ, sống mũi rộng, mũi ngắn và bất thường về tai. Mất đi một số gen có thể là nguyên nhân gây ra những tình trạng bệnh lý này mặc dù người ta chưa xác định được gen nào khác trong vùng bị mất đoạn có liên quan đến bệnh.
Xem thêm U nguyên bào võng mạcTrisomy 13
Thể tam nhiễm 13 hay tam bội 13 (trisomy 13) còn gọi là hội chứng Patau xảy ra khi mỗi tế bào trong cơ thể có ba bản sao của nhiễm sắc thể số 13 thay vì hai bản sao như bình thường. Thể tam nhiễm 13 cũng có thể do một bản sao dư thừa của nhiễm sắc thể 13 chỉ có trong một số tế bào của cơ thể hay còn gọi là thể tam nhiễm khảm 13 (mosaic trisomy 13).
Trong một số trường hợp, tam nhiễm 13 xảy ra khi một phần của nhiễm sắc thể số 13 chuyển đoạn với một nhiễm sắc thể khác trong quá trình hình thành các tế bào sinh sản (trứng và tinh trùng) hoặc trong giai đoạn rất sớm của quá trình phát triển phôi. Người bệnh mang hai bản sao của nhiễm sắc thể số 13 và vật liệu thừa từ nhiễm sắc thể số 13 gắn vào một nhiễm sắc thể khác, tình trạng này được gọi là thể trisomy 13 chuyển đoạn. Các biểu hiện của thể trisomy 13 chuyển đoạn có thể khác với những dấu hiệu thường thấy ở thể trisomy 13 bởi vì chỉ một phần của nhiễm sắc thể 13 có trong ba bản sao.
Người ta tin rằng các bản sao dư thừa của một số gen trên nhiễm sắc thể 13 làm gián đoạn quá trình phát triển bình thường, từ đó gây ra các đặc điểm đặc trưng của tam nhiễm 13 và tăng nguy cơ mắc các vấn đề bệnh lý khác liên quan.
Xem thêm hội chứng PatauUng thư
Những thay đổi trong nhiễm sắc thể số 13 có liên quan đến một số loại ung thư. Những thay đổi di truyền này là đột biến soma, chúng mắc phải trong quá trình sống của một người và chỉ hiện diện trong tế bào ung thư. Hiện tượng mất vật liệu di truyền từ vị trí giữa nhiễm sắc thể số 13 thường gặp ở những người bị bệnh ung thư tế bào tạo máu (bệnh bạch cầu - leukemia), ung thư tế bào hệ miễn dịch (u lympho - lymphoma) và các ung thư liên quan khác.
Các vấn đề khác
Monosomy một phần và trisomy một phần của nhiễm sắc thể số 13 xảy ra khi một phần trên nhánh q của nhiễm sắc thể bị mất đoạn hoặc lặp đoạn. Mức độ ảnh hưởng tùy thuộc kích thước và vị trí của bất thường nhiễm sắc thể. Người bệnh có thể bị chậm phát triển, thiểu năng trí tuệ, nhẹ cân, bất thường xương và các đặc điểm thể chất khác.
References
- National Human Genome Research Institute. Chromosome Abnormalities. Retrieved January 8, 2021 from https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Chromosome-Abnormalities-Fact-Sheet
- U.S National Library of Medicine. Chromosome 13. Retrieved January 8, 2021 from https://medlineplus.gov/genetics/chromosome/13/