Sự thay đổi số lượng gen có thể ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển không?

Gen là đơn vị cơ bản của tính di truyền, được tạo thành từ DNA. Một số gen như hướng dẫn để tạo ra protein. Các nhà khoa học ước tính có khoảng 20.000-25.000 gen tham gia mã hóa protein của con người. Tuy nhiên, có nhiều gen không mã hóa protein. Ở người, các gen có kích thước thay đổi từ vài trăm bazơ DNA cho đến hơn 2 triệu bazơ.

Bình thường, một người sẽ có 2 bản sao của mỗi gen, một bản sao thừa hưởng từ người cha và một bản sao thừa hưởng từ người mẹ. Hầu hết các gen đều giống nhau ở tất cả mọi người, nhưng có một số lượng nhỏ gen (ít hơn 1% tổng số) hơi khác nhau giữa mọi người. Những khác biệt nhỏ này góp phần tạo nên đặc điểm ngoại hình riêng biệt của mỗi người.

Bộ gen người được tạo thành từ 23 cặp nhiễm sắc thể với tổng số khoảng 3 tỷ cặp cơ sở DNA. Ở người có 24 nhiễm sắc thể riêng biệt, bao gồm: 22 nhiễm sắc thể thường, hai các nhiễm sắc thể X và Y xác định giới tính.

Đột biến gen là sự thay đổi vĩnh viễn trong trình tự DNA tạo nên một gen, khiến cho trình tự này khác với những gì được tìm thấy ở hầu hết mọi người. Mức độ đột biến có thể ảnh hưởng đến bất cứ đâu từ khối cấu tạo DNA đơn lẻ (cặp cơ sở) đến một đoạn lớn của nhiễm sắc thể bao gồm nhiều gen.

Đột biến gen có thể được phân loại thành hai loại chính đó là:

• Đột biến di truyền: Đột biến được di truyền từ cha mẹ và hiện diện trong suốt cuộc đời của một người trong hầu hết mọi tế bào trong cơ thể. Những đột biến này còn được gọi là đột biến dòng mầm vì chúng có trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của bố mẹ, chúng còn được gọi là tế bào mầm. Khi trứng và tế bào tinh trùng hợp nhất, tế bào trứng được thụ tinh sẽ nhận được DNA từ cả bố và mẹ. Nếu DNA này có đột biến, đứa trẻ lớn lên từ trứng được thụ tinh sẽ có đột biến trong mỗi tế bào của mình.
• Đột biến mắc phải (hoặc soma): Xảy ra vào một thời điểm nào đó trong cuộc đời của một người và chỉ có ở một số tế bào nhất định chứ không phải ở mọi tế bào trong cơ thể. Những thay đổi này có thể được gây ra bởi các yếu tố môi trường như bức xạ tia cực tím từ mặt trời hoặc có thể xảy ra nếu lỗi xảy ra khi DNA tự sao chép trong quá trình phân chia tế bào. Các đột biến có được trong tế bào xôma (tế bào không phải tế bào tinh trùng và tế bào trứng) không thể truyền cho thế hệ sau.

Những thay đổi di truyền được mô tả là đột biến de novo (mới) có thể là di truyền hoặc soma. Trong một số trường hợp, đột biến xảy ra trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của một người nhưng không có trong bất kỳ tế bào nào khác của người đó. Trong các trường hợp khác, đột biến xảy ra trong trứng đã thụ tinh ngay sau khi tế bào trứng và tinh trùng hợp nhất. Thường không thể biết chính xác thời điểm xảy ra đột biến de novo.

Trình tự DNA của gen có thể bị thay đổi theo một số cách tạo ra các loại đột biến khác nhau. Đột biến gen có những ảnh hưởng khác nhau đến sức khỏe, tùy thuộc vào nơi chúng xảy ra và liệu chúng có làm thay đổi chức năng của các protein thiết yếu hay không. Các dạng đột biến bao gồm:

• Đột biến thay thế: Loại đột biến này là sự thay đổi một cặp bazơ DNA dẫn đến việc thay thế một axit amin này cho một axit amin khác trong protein do một gen tạo ra.
• Đột biến vô nghĩa: Một đột biến vô nghĩa cũng là một sự thay đổi trong một cặp cơ sở DNA. Tuy nhiên, thay vì thay thế một axit amin này cho một axit amin khác, trình tự DNA bị thay đổi sớm báo hiệu tế bào ngừng xây dựng protein. Loại đột biến này dẫn đến một protein bị rút ngắn có thể hoạt động không đúng hoặc hoàn toàn không hoạt động.
• Đột biến chèn: Đột biến này làm thay đổi số lượng cơ sở DNA trong gen bằng cách thêm một đoạn DNA. Kết quả là, protein do gen tạo ra có thể không hoạt động bình thường.
• Đột biến xóa: Đột biến này làm thay đổi số lượng cơ sở DNA bằng cách loại bỏ một đoạn DNA. Sự xóa bỏ nhỏ có thể loại bỏ một hoặc một vài cặp bazơ trong gen, trong khi sự xóa bỏ lớn hơn có thể loại bỏ toàn bộ gen hoặc một số gen lân cận. DNA bị xóa có thể làm thay đổi chức năng của (các) protein được tạo thành từ gen đó.
• Đột biến nhân bản: Sự nhân bản bao gồm một đoạn DNA được sao chép bất thường một hoặc nhiều lần. Loại đột biến này có thể làm thay đổi chức năng của protein tạo thành.
• Đột biến lệch khung: Loại đột biến này xảy ra khi việc bổ sung hoặc mất đi các cơ sở DNA làm thay đổi khung đọc của gen. Khung đọc bao gồm các nhóm 3 bazơ mà mỗi nhóm mã hóa cho một axit amin. Một đột biến dịch chuyển khung làm thay đổi nhóm của các bazơ này và thay đổi mã cho các axit amin. Protein tạo thành thường không có chức năng.

Việc chèn, xóa và sao chép đều có thể là đột biến dịch chuyển khung.

• Đột biến lặp lại mở rộng: Nucleotide lặp lại là các chuỗi DNA ngắn được lặp lại một số lần liên tiếp. Ví dụ, một lần lặp lại trinucleotide được tạo thành từ trình tự 3 cặp bazơ và một lần lặp lại tetranucleotide được tạo thành từ trình tự 4 cặp bazơ. Một mở rộng lặp lại là một đột biến làm tăng số lần mà các chuỗi ADN ngắn được lặp đi lặp lại. Loại đột biến này có thể khiến protein tạo thành hoạt động không bình thường.

Con người có hai bản sao của hầu hết các gen, một bản sao được thừa hưởng từ cha và một bản sao thừa hưởng từ mẹ. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, số lượng bản sao khác nhau – nghĩa là một người có thể được sinh ra với một, ba hoặc nhiều bản sao của các gen cụ thể. Trong một số trường hợp đặc biệt, một hoặc nhiều gen có thể bị thiếu hoàn toàn. Loại khác biệt di truyền này được gọi là biến thể số bản sao (CNV).

Kết quả của việc sao chép làm thay đổi số lượng gen do các đột biến chèn, xóa và nhân đôi các đoạn DNA lớn. Các phân đoạn này đủ lớn để bao gồm toàn bộ một hoặc nhiều gen. Sự thay đổi số lượng bản sao gen có thể ảnh hưởng đến hoạt động của gen và cuối cùng ảnh hưởng đến nhiều chức năng của cơ thể.

Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi biết rằng sự biến đổi số lượng bản sao chiếm một lượng đáng kể sự khác biệt di truyền giữa mọi người. Hơn 10% DNA của con người dường như chứa những khác biệt về số lượng bản sao gen.

Trong khi phần lớn sự thay đổi này không ảnh hưởng đến sức khỏe hoặc sự phát triển của con người, thì một số khác biệt có thể ảnh hưởng đến nguy cơ mắc bệnh và phản ứng của một người với một số loại thuốc.

Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào đánh giá hậu quả của sự thay đổi số lượng bản sao trong các phần khác nhau của bộ gen và nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của những biến thể này đối với nhiều loại bệnh tật.

Nguồn tham khảo: medlineplus.gov, sciencedaily.com