Lỗi phiên mã DNA liên quan đến bệnh thoái hóa thần kinh
Một nhóm nhà nghiên cứu từ nhiều viện khác nhau đã thăm dò tỷ lệ lỗi phiên mã trong tế bào người và những cơ chế ảnh hưởng đến chúng.
Phiên mã DNA là quá trình quan trọng trong biểu hiện thông tin di truyền, vì nó chuyển thông tin lưu trữ trong DNA thành RNA thông tin (mRNA), sau đó có thể được dịch mã thành các protein. Độ chính xác của quá trình này rất khác biệt giữa các loài, giữa các loại tế bào và trong các vùng riêng biệt của bộ gene, gây ra những hệ quả nghiêm trọng với sức khỏe và bệnh tật.
Mặc dù phiên mã là một nền tảng quan trọng của sự sống, nhưng chúng ta vẫn chưa nắm được hết cơ chế phân tử đằng sau quá trình phiên mã chính xác. Nghiên cứu mới này cung cấp ước tính đầu tiên về tỷ lệ lỗi phiên mã trong tế bào người, xác định những yếu tố di truyền và ngoại di truyền khác nhau gây ra lỗi. Kết quả cũng cho thấy tỷ lệ lỗi phiên mã cao quan sát được trong một số loại tế bào thần kinh cụ thể là nguồn tiềm tàng gây bệnh thoái hóa thần kinh, gồm cả bệnh Alzheimer.
Lỗi phiên mã xảy ra trong quá trình sao chép thông tin di truyền từ DNA vào RNA, đây là một bước quan trọng trong biểu hiện gene. Những lỗi này có thể phát sinh do DNA bị hỏng, nhận dạng sai mẫu DNA do cơ chế đọc genne (gọi là RNA polymerase) hay các vấn đề với cơ chế sửa chữa để khắc phục sai sót trong quá trình phiên mã. Quá trình phiên mã không chính xác có thể sinh ra các protein bị thay đổi hoặc cắt ngắn, khiến chúng không thể thực hiện các chứng năng bình thường, do đó dẫn tới bệnh tật.
Có vài yếu tố gây ảnh hưởng lớn tới tỷ lệ lỗi phiên mã. Nghiên cứu đã chứng minh tỷ lệ lỗi này phụ thuộc vào độ dài và độ phức tạp của DNA, các loại RNA polymerase và tốc độ phiên mã của chúng.
Ngoài ra, các protein sửa chữa DNA – chịu trách nhiệm sửa lỗi sai trong quá trình phiên mã sau khi lỗi xảy ra – cũng có hành vi và hiệu quả khác nhau. Các nhà khoa học đã nghiên cứu một protein như vậy có tên là BRCA1 và tìm ra một vai trò mới của nó.
Lâu nay, đột biến gene BRCA1 được biết là liên quan tới một loạt các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, nhất là ung thư vú và ung thư buồng trứng. Các đột biến BRCA1 cũng liên quan tới các vấn đề sức khỏe khác như ung thư tuyến tụy, ung thư tế bào hắc tố và ung thư buồng trứng. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã chỉ ra BRCA1 dường như cũng cải thiện độ trung thực trong quá trình phiên mã, bên cạnh vai trò sửa chữa DNA tổn thương và ngăn ngừa nó tích tụ trong bộ gene.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển mô hình chuột để thăm dò loại tế bào nào dễ sản sinh ra nhiều protein gập sai nhất do lỗi phiên mã. Các loại tế bào thần kinh liên quan đến bệnh Alzheimer có tỷ lệ lỗi phiên mã tương đối cao. Một tác động của điều này là tạo ra một dạng protein độc hại gọi là APP, tiền thân của các mảng amyloid tích tụ và làm mờ không gian giữa tế bào của não – dấu hiệu đặc trưng của bệnh Alzheimer.
Nghiên cứu đã xác định được loại tế bào và mô dễ bị lỗi phiên mã nhất: các tế bào thần kinh trong hai khu vực quan trọng của não là CA1 và vùng hồi răng. Phát hiện này ủng hộ giả thuyết cho rằng lỗi phiên mã góp phần gây bệnh Alzheimer và các tác động tiềm ẩn khác trong não bộ.
Những sai lệch protein như vậy do lỗi phiên mã có thể là tác nhân gây ra các bệnh thoái hóa thần kinh khác, như bệnh Parkinson, chứng xơ cứng teo cơ một bên và bệnh sa sút trí tuệ tiền đình thái dương.
Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.□
Phương Anh dịch
Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2023-02-dna-transcription-uncovers-links-neurodegenerative.html
