Tìm hiểu đột biến gen định nghĩa là gì ? Phần 1

Đột biến là những thay đổi diễn ra trên trình tự nucleotide của ADN. Theo Giáo sư Grace Boekhoff-Falk, thuộc bộ môn tế bào và sinh học tái tạo tại Đại học Wisconsin-Madison, đột biến có thể xảy ra một cách ngẫu nhiên khi ADN được sao chép trong quá trình phân bào, nhưng cũng có thể được gây ra bởi các yếu tố môi trường, như các chất hóa học hay bức xạ ion hóa (như tia UV).>> chi phí kiểm tra adn

Tìm hiểu đột biến genne là gì ? Phần 1

Theo một tài liệu được công bố bởi Trung tâm nghiên cứu Khoa học Di truyền tại Đại học Utah, ở tế bào người, lỗi xảy ra trong quá trình sao chép diễn ra trên mỗi 100.000 nucleotide, từ đó dẫn đến khoảng 120.000 lỗi trong một lần phân bào. Nhưng tin tốt là trong hầu hết các trường hợp, các tế bào có khả năng sửa chữa những lỗi đó hoặc cơ thể sẽ phá hủy những tế bào không thể sửa chữa, vì thế ngăn chặn được sự mở rộng của các tế bào bất thường.

Nhìn chung, đột biến được xếp vào 2 loại – đột biến soma và đột biến tế bào mầm – theo tác giả của “An Introduction to Genetic Analysis, 7th Ed” (W.H Freeman, 2000). Đột biến soma xảy ra ở tế bào soma cùng tên, dùng để chỉ các loại tế bào khác nhau trong cơ thể không liên quan đến tái tạo, ví dụ như tế bào da. Nếu quá trình sao chép tế bào có đột biến soma không được ngăn chặn, việc sản xuất ra các tế bào bất thường sẽ mở rộng. Tuy nhiên, đột biến soma lại không truyền qua thế hệ con cháu.

Đột biến làm một cặp base bị xóa đi.

Mặt khác, đột biến tế bào mầm xảy ra trên tế bào mầm hay tế bào sinh sản của sinh vật đa bào, ví dụ như tế bào tinh trùng hoặc trứng. Những đột biến này có thể truyền lại cho con cháu. Hơn thế nữa, theo như Genetics Home Reference Handbook, đột biến này có thể truyền đa phần đến từng tế bào của thế hệ con cháu.

Tuy nhiên, dựa trên cách thức trình tự DNA được thay đổi (hơn là vị trí), có rất nhiều loại đột biến có thể xảy ra. Ví dụ, đôi khi một lỗi xảy ra trong quá trình sao chép ADN có thể chuyển một nucleotide ra ngoài và thay thế nó bằng một nucleotide khác, dẫn đến sự thay đổi trình tự nucleotide của 1 codon duy nhất. Theo SciTable đăng trên tạp chí Nature Education, những dạng lỗi này, cũng được biết đến như sự thay thế base, có thể được xếp vào các dạng đột biến sau:>> xét nghiệm quan hệ huyết thống cha con

Đột biến sai nghĩa: đột biến làm codon bị thay đổi và tương ứng với một amino acid khác, dẫn đến amino acid sai được chèn vào protein được tổng hợp.

Đột biến vô nghĩa: Dạng đột biến không gắn với các amino acid mà làm codon phát ra tín hiệu dừng phiên mã, dẫn đến một mạch mRNA ngắn hơn được tạo ra và kết quả là protein bị cắt ngắn hoặc không thể hoạt động.

Đột biến câm: Bởi vì một vài codon khác nhau có thể cùng tương ứng với một amino acid, nên đôi khi một base thay thế không ảnh hưởng đến amino acid được tạo ra. Ví dụ, ATT, ATC, ATA đều tương ứng với isoleucine. Nếu một base được thay trên codon ATT làm nucleotide cuối cùng (T) thành C hay A, thì kết quả vẫn tạo ra protein đó. Đột biến này không bị phát hiện hay gọi là đột biến câm.

Có nhiều loại đột biến gen. Ảnh: Shutterstock

Thỉnh thoảng trong quá trình sao chép, một nucleotide được chèn vào hoặc xóa khỏi trình tự ADN, hay một đoạn nhỏ ADN được lặp lại, kết quả là tạo đột biến lệch khung. Bởi vì một codon được hình thành từ nhóm 3 nucleotide liên tiếp, nên việc chèn thêm, loại bỏ hay lặp lặp diễn ra trên nhóm 3 nucleotide này và được đọc thành 1 codon. Về cơ bản, nó làm lệch vùng giải mã, kết quả có thể dẫn đến một dọc các amino acid sai và protein được tạo thành sẽ không hoạt động bình thường.

Do đó, những đột biến được đề cập trên đây khá ổn định. Nghĩa là ngay cả khi một nhóm các tế bào bất thường do đột biến bất kì được sao chép và mở rộng, tính chất của đột biến sẽ vẫn như cũ tại tế bào chịu ảnh hưởng. Tuy nhiên, có tồn tại một dạng đột biến được gọi là đột biến động. Trong trường hợp này, một trình tự nucleotide ngắn lặp lại bản thân nó trong đột biến ban đầu. Tuy nhiên, khi các tế bào bất thường phân chia, số lượng nucleotide lặp lại có thể tăng. Hiện tượng này được gọi là mở rộng lặp lại.

>> Giá làm thẻ ADN cá nhân

Nguyên do ADN là vũ khí của hệ miễn dịch

Đại thực bào là thành phần chính trong hệ miễn dịch bẩm sinh của chúng ta, bảo vệ cơ thể bằng cách hủy diệt các vi khuẩn. Để làm được điều đó, chúng sử dụng 2 cơ chế. Thứ nhất là tiêu diệt ngoại vật ngay bên trong đại thực bào, thứ 2 là loại trừ chúng bên ngoài tế bào. Giới nghiên cứu đã biết rõ hai phương thức này, nhưng chỉ trên người và các động vật bậc cao khác.>> Bảng giá xét nghiệm ADN huyết thống

Lí do ADN là vũ khí của hệ miễn dịch

Các nhà vi sinh vật học từ Đại học Geneva (UNIGE), Thụy Sĩ, đã khám phá ra một loại amip cộng sinh, một dạng vi sinh vật đơn bào sống trong đất ở các khu rừng ôn đới, cũng đã sử dụng cả hai cơ chế như trên hơn một tỷ năm qua. Bởi vì loại amip này sở hữu hệ thống bảo vệ tự nhiên tương tự như ở con người, trong khi thể biến đổi về mặt di truyền học, nên các nhà nghiên cứu có thể tiến hành các thí nghiệm trên chúng để hiểu và tìm cách điều trị các căn bệnh di truyền của hệ thống miễn dịch. Nghiên cứu trên được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.

Các tế bào miễn dịch trong cơ thể chúng ta có 2 cơ chế phòng vệ. Thứ nhất, các đại thực bào sẽ tiêu diệt các vi khuẩn ngay bên trong cơ thể chúng bằng cách bao lấy ngoại vật và loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất oxy hóa (ozon, hydro peroxit, chất tẩy) được tạo ra nhờ ezyme NOX2. Tuy nhiên, khi kẻ xâm nhập quá lớn để có thể nuốt, tế bào sẽ sử dụng cơ chế bảo vệ thứ 2 là giải phóng vật liệu di truyền hay còn gọi là ADN. ADN này biến đổi thành mạng lưới kết dính và gây độc gọi là “các bẫy bạch cầu trung tính ngoại bào” (“neutrophil extracellular traps” – NETS). Những mạng lưới ADN này sẽ bắt các vi khuẩn bên ngoài thế bào và hủy diệt chúng.

Thủy tổ của hệ thống miễn dịch tự nhiên

Giáo sư Thierry Soldati. Ảnh: UNIGE

Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Y Baylor ở Huston (USA) cùng hợp tác với nhóm Giáo sư Thierry Soldati đến từ Bộ môn Sinh hóa học thuộc Khoa Khoa học tại UNIGE, tiến hành nghiên cứu loại amip cộng sinh Dictyostelium discoideum. Những vi sinh vật này là các sinh vật ăn vi khuẩn. Nhưng khi nguồn thức ăn trở nên hạn chế, chúng sẽ liên kết với nhau tạo thành một “động vật nhỏ” với hơn 100.000 tế bào, gọi là slug. Sau đó sẽ tạo thành dạng “cơ thể sinh dưỡng” với tập hợp phần lớn các bào tử nằm ở đầu cuống. Tập hợp các bào tử có thể sống sót trong điều kiện không có thức ăn cho đến khi gió hoặc các yếu tố khác phân tán chúng đến các khu vực mới mà chúng có thể sinh sản hoặc tìm được thức ăn.>> Bảng giá làm thẻ ADN cá nhân

Để tạo thành dạng slug, khoảng số tế bào 20% sẽ hy sinh cơ thể để tạo nên cuống và 80% sẽ trở thành bào tử. Tuy nhiên, 1% nhỏ nhoi còn lại vẫn giữ chức năng thực bào. Theo Giáo sư Thierry Soldati giải thích: “ Phần trăm cuối cùng đó được hình thành từ những tế bào gọi là tế bào “canh gác”. Chúng hình thành nên hệ thống miễn dịch tự nhiên nguyên thủy của slug và hoạt động với vai trò tương tự như tế bào miễn dịch ở động vật. Thật vậy, chúng cũng sử dụng thực bào và mạng lưới ADN để tiêu diệt các vi khuẩn gây hại đến sự tồn tại của slug. Vì thế, chúng tôi đã khám phá ra rằng những gì mà chúng ta cho là phát minh của động vật bậc cao thì thực ra lại là cơ chế hoạt động ở vi sinh vật đơn bào một tỷ năm trước đây.”

Slug tạo thành bởi các amip cộng sinh. Màu đỏ là các chất oxy từ các tế bào “canh gác”. Ảnh: UNIGE

Từ amip đến con người

Nghiên cứu này đóng vai trò cơ bản để hiểu rõ về các bệnh liên quan đến hệ thống miễn dịch ở người. Bệnh nhân mắc bệnh u hạt mãn tính (CGD) là một ví dụ về trường hợp mất khả năng biểu hiện hoạt động của enzyme NOX2. Vì thế, bệnh nhân bị nhiễm trùng tái phát, bởi vì hệ thống miễn dịch của họ thiếu các phản ứng oxy hóa để tiêu diệt những vi khuẩn trong cơ thể của thực bào hoặc thông qua mạng lưới ADN. Bằng cách biến đổi gen của amip Dictyostelium discoideum, các nhà vi sinh vật học từ UNIGE có thể thực hiện tất cả các loại thí nghiệm về cơ chế hoạt động của hệ thống miễn dịch tự nhiên. Do đó, vi sinh này có thể được sử dụng như mẫu khoa học để nghiên cứu về các khiếm huyết trong quá trình hoạt động của hệ thống miễn dịch, mở ra các hướng điều trị khả thi mới.

>> https://phantichadn.com/dich-vu

Chia sẻ cách thức hoạt động của ngoại di truyền ADN

Thông qua ngoại di truyền, những trải nghiệm sống của chúng ta có thể được để lại cho thế hệ con cháu. Nghiên cứu trên những người trải qua tổn thương tinh thần cho thấy stress có thể mang đến những di chứng đến cả những thế hệ sau. Nhưng bằng cách nào những “ký ức” di truyền này có thể được kế thừa?>> https://phantichadn.com/giam-dinh-adn-hanh-chinh

Khám phá cơ chế hoạt động của ngoại di truyền ADN

Công trình nghiên cứu mới của Đại học Tel Aviv xác định chính xác cơ chế “tắt” và “mở” những đặc điểm di truyền do tác động môi trường. Nghiên cứu này được dẫn đầu bởi Tiến sĩ Oded Rechavi và nhóm cộng sự tại TAU’s Faculty of Life Sciences and Sagol School of Neuroscience, hé lộ những quy luật quyết định các đặc điểm ngoại di truyền nào được thừa hưởng và trong thời gian bao lâu.

“Cho đến bây giờ, người ta vẫn cho là sự suy giảm thụ động hay thoái hóa quyết định sự kế thừa của những tính trạng ngoại di truyền. Nhưng chúng tôi chứng minh có một quy trình chủ động điều tiết các tính trạng ngoại di truyền qua các thế hệ,” Tiến sĩ Rechavi chia sẻ.

Di truyền stress từ thế hệ này sang thế hệ khác

Giáo sư Oded Rechavi. Ảnh: tau.ac.il

Từ lâu, người ta đã biết cách thức di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác của những di chứng do stress, chấn thương tâm lý và các ảnh hưởng môi trường khác. Các phân tử ARN nhỏ – những đoạn ARN ngắn quy định biểu hiện gen – nằm trong số những yếu tố then chốt liên quan đến việc trù tính cho những đặc điểm kế thừa này. Trước đây, Tiến sĩ Rechavi và nhóm cộng sự đã xác định được cơ chế “di truyền bằng các ARN nhỏ” khi các phân tử ARN tạo ra phản hồi theo nhu cầu riêng biệt của tế bào và cách thức chúng được điều chỉnh giữa các thế hệ.

“Vừa rồi chúng tôi đã cho thấy trùn kế thừa các ARN nhỏ sau khi thế hệ cha mẹ chúng bị đói kém và nhiễm khuẩn. Những ARN nhỏ này giúp thế hệ sau chuẩn bị cho những tình huống khó khăn tương tự,” Tiến sĩ Rechavi cho hay. “Chúng tôi cũng tìm ra cơ chế tăng cường kế thừa các ARN nhỏ giữa các thế hệ, vì thế tính trạng sẽ không bị mai một.>> Xét nghiệm ADN làm thẻ ADN cá nhân

Phần lớn các tính trạng ngoại di truyền được thừa kế ở trùn C.elegans chỉ tồn tại trong vài thế hệ, từ đó dẫn đến giả thuyết rằng hiệu quả của ngoại di truyền đơn giản là mất dần theo thời gian thông qua quá trình suy giảm hay thoái hóa.

“Nhưng giả thuyết này đã bỏ qua khả năng là quá trình đó đơn thuần không mất đi mà thay vào đó lại được điều tiết,” Tiến sĩ Rechavi chia sẻ. Trong nghiên cứu trên trùn C.elegans, ông đã theo dõi các ARN nhỏ nhắm vào GFP (green fluorescent protein – protein phát sáng huỳnh quang xanh), một gen thường được dùng trong thí nghiệm. “Bằng cách theo dõi các ARN nhỏ kế thừa thực hiện các hoạt động điểu tiết GFP, chúng tôi khám phá ra cơ chế di truyền mang tính chủ động và điều chỉnh được, từ đó có thể “tắt” hay “mở” biểu hiện gen.

Nghiên cứu mới xác định chính xác cơ chế “tắt” và “mở” những đặc điểm di truyền do tác động môi trường. Ảnh: Shutterstock

Các nhà khoa học đã phát hiện những gen chuyên biệt có liên quan đến việc tắt hay mở sự kế thừa ngoại di truyền. Những gen này được gọi là “MOTEK” (Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics).

“Chúng tôi khám phá ra cách điều khiển thời gian tồn tại của ngoại di truyền trên trùn bằng cách “mở” hay “tắt” các ARN nhỏ có chức năng điều tiết gen. Những công tắc này được điều khiển bởi tác động phản hồi qua lại giữa ARN-nhỏ-điều-tiết-gen (có tính kế thừa) và các gen MOTEK cần có để sản xuất và truyền dẫn những ARN nhỏ này qua các thế hệ.”

“Tín hiệu phản hồi quyết định ký ức ngoại di truyền sẽ tiếp tục đến với con cháu hay không, và mỗi tính trạng ngoại di truyền sẽ tồn tại trong bao lâu,” Rachevi cho biết.

Học thuyết di truyền hoàn thiện?

Mặc dù nghiên cứu này được thực hiện trên trùn, nhóm nghiên cứu tin rằng nắm được các nguyên lý điều khiển sự kế thừa của thông tin ngoại di truyền là yếu tố then chốt để xây dựng một học thuyết di truyền hoàn thiện cho mọi sinh vật, bao gồm cả loài người.

“Hiện chúng tôi đang lên kế hoạch nghiên cứu các gen MOTEK để biết chính xác cách thức chúng ảnh hưởng đến thời gian của hiệu ứng ngoại di truyền,” Leah Houri-Zeevi cho biết, ông hiện đang là nghiên cứu sinh tại phòng lab của Tiến sĩ Rachevi. “Hơn nữa, chúng tôi sẽ xem xét liệu quá trình tương tự có tồn tại ở người hay không.”

>> giá làm xét nghiệm adn

Vi khuẩn nhân tạo đầu tiên chỉ có 500 genne

Khi bàn tới kích cỡ bộ gen thì một loài hoa hiếm ở Nhật có tên Paris japonica đang giữ ngôi vô địch với ADN gấp 50 lần của con người. Ở chiều ngược lại của kích cỡ, một kỷ lục mới về sinh vật có bộ gen nhỏ nhất đang được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm tại California. Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Craig Venter đã công bố một loài vi khuẩn nhân tạo có bộ gen nhỏ nhất – và cũng ít gen nhất – so với bất kỳ sinh vật sống nào khác, nhỏ hơn 282.000 lần so với loài hoa ở Nhật. Được đặt tên là Syn 3.0, sinh vật mới này có bộ gen được cắt bớt cho đến khi chỉ còn những gen trọng yếu cần thiết để sống sót và sinh sản, chỉ có 473 gen.>> https://phantichadn.com/

Vi khuẩn nhân tạo đầu tiên chỉ có 500 gen

Cấu trúc gen được sắp xếp của vi khuẩn này tạo sự phấn khích cho các nhà sinh học tiến hóa và công nghệ sinh học, những người dự đoán việc thêm vào từng gen để nghiên cứu tác dụng của chúng. “Đây là một bước quan trọng để tạo nên một tế bào sống với bộ gen được hiểu rõ hoàn toàn,” Chris Voigt chia sẻ, ông hiện là nhà sinh học tổng hợp tại MIT, Cambridge. Tuy nhiên Voigt và những người khác lưu ý rằng công trình này vẫn còn mặt hạn chế, bởi vì chức năng của 149 gen trên Syn 3.0 – khoảng một phần ba – vẫn còn là bí ẩn. Cần phải nghiên cứu vai trò của những gen đó, vì nó hứa hẹn mở ra tầm nhìn mới về sinh học cơ bản của cuộc sống.

Giáo sư Craig Venter. Ảnh: jcvi.org

Đây là phiên bản thứ 3 mà Venter tạo ra, trước đó vào năm 2010 nhóm của Venter cho biết họ đã tổng hợp được nhiễm sắc thể duy nhất của Mycoplasma mycoides – một loại vi khuẩn có bộ gen khá nhỏ – và cấy nó vào một vi khuẩn mycoplasma khác có tên M. Capricolum, cũng là vi khuẩn mà họ đã trích xuất ADN. Sau vài khởi đầu thất bại, vi khuẩn nhân tạo cuối cùng đã khởi động và tổng hợp ra các protein thông thường được tạo bởi M. Mycoides chứ không phải M. Capricolum (Science, 21 May 2010, p. 958). Sau đó, thay vì thêm vào một ít ADN chỉ dẫn, nhóm nghiên cứu đã để vật liệu di truyển bên trong sinh vật nhân tạo ban đầu, có tên là Syn 1.0, không thay đổi từ cha mẹ chúng.

Ở công trình hiện tại, Venter cùng với trưởng dự án Clyde Hutchinson tại JCVI, bắt đầu xác định tập hợp các gen tối thiểu cần thiết cho sự sống bằng cách loại bỏ những gen không cần thiết từ Syn 1.0. Ban đầu họ thành lập 2 nhóm, mỗi nhóm có cùng nhiệm vụ: sử dụng tất cả kiến thức di truyền để thiết kế một nhiễm sắc thể của vi khuẩn với bộ gen giả thiết nhỏ nhất. Sau đó cả hai sẽ được tổng hợp và cấy vào M. Capricolum để xem phương án nào tạo ra được một sinh vật sống.

“Tin giờ chót là chúng tôi đã thất bại. Thật ngạc nhiên,” Venter chia sẻ. Cả hai nhiễm sắc thể đều không tạo thành một vi khuẩn sống. Thật rõ ràng, kiến thức sinh học hiện nay của chúng tôi là không đủ để ngồi xuống và thiết kế nên một sinh vật sống rồi tạo ra nó.”>> xét nghiệm ADN

Venter và cộng sự đã thu được kết quả tốt hơn với phương pháp thử sai. Họ chia bộ gen của Syn 1.0, bao gồm 901 gen, thành 8 phần. Tại điểm bắt đầu và kết thúc của mỗi vùng, họ thêm vào các thẻ ADN giống hệt nhau để có thể dễ dàng ghép các phần lại với nhau. Điều này cho phép họ xem từng phần như các module độc lập, loại bỏ từng phần một, xóa những đoạn ADN, sau đó gắn lại thành bộ gen hoàn chỉnh rồi chèn lại vào M. Capricolum để xem nó có thể tạo ra tế bào sống hay không. Nếu bộ gen chỉnh sửa không hoạt động, họ biết được là họ đã cắt bỏ một gen quan trọng và cần phải phục hồi. Nhóm nghiên cứu cũng đã đánh giá sự cần thiết của nhiều gen khác bẳng cách chèn vào vật liệu di truyền ngoại lai, được gọi là transposons, để gián đoạn hoạt động của chúng.

Chân dung sinh vật có bộ gen nhỏ nhất thế giới, chỉ 473 gen. Ảnh: MARK ELLISMAN/NATIONAL CENTER FOR IMAGING AND MICROSCOPY RESEARCH

Tất cả điều này đã giúp họ một cách hệ thống loại dần những gen không mang chức năng quan trọng hoặc lặp lại chức năng của một gen khác. Cuối cùng, nhóm của Venter đã xây dựng, thiết kế và thử nghiệm “hàng trăm” lần trước khi đạt đến Syn 3.0, với bộ gen chỉ bằng phân nửa Syn 1.0 (Syn 2.0 là bước đệm của quá trình này, vi khuẩn đầu tiên có bộ gen nhỏ hơn M. Genitalium, với 525 gen, nhỏ hơn bất kỳ sinh vật sống nào.)

Khi quá trình loại bỏ kết thúc, các gen còn lại sẽ được sắp xếp theo trật tự thông thường. Quá trình tinh giản bộ gen cũng tương tự như máy tính sắp xếp và nén các file để dọn dẹp ổ cứng. Việc này có thể giúp các thí nghiệm tiếp tục trên Syn 3.0 dễ dàng hơn nhiều trong tương lai, Voigt cho biết.

Với tổng cộng 531.000 base, bộ gen của sinh vật mới không nhỏ hơn nhiều so với M. Genitalium, có 600.000 base. Nhưng M. Genitalium có tốc độ sinh trưởng khá chậm, phải mất hàng tuần để tế bào nhân đôi. Ngược lại, Syn 3.0 chỉ mất 3 giờ để phân bào, cho thấy nó phát triển nhanh với bộ gen tinh giản. “Chúng tôi không cho rằng đây là bộ gen nhỏ nhất sau cùng,” Venter chia sẻ. Tuy nhiên, cho đến hiện tại, Syn 3.0 là nhà vô địch mới về kích thước nhỏ.

>> https://phantichadn.com/xet-nghiem-adn-huyet-thong

Gợi ý định nghĩa về ADN, nhiễm sắc thể và cấu trúc

Nhiễm sắc thể (NST) là một phân tử dạng hình sợi chứa thông tin di truyền cho mọi thứ từ chiều cao tới màu tóc. Chúng được tào thành từ protein và một phân tử ADN, phân tử này chứa cấu trúc di truyền của sinh vật và được truyền từ cha mẹ. Ở người, động vật và thực vật, hầu hết các NST được xếp thành từng cặp trong nhân của tế bào. Ở người có 22 cặp NST thường.>> Thẻ ADN cá nhân

Chia sẻ đinh nghĩa về ADN, nhiễm sắc thể và cấu trúc

Giới tính được quyết định như thế nào?

Con người có một cặp NST giới tính trong tổng số 46 NST. NST giới tính được gọi là X, Y và sự kết hợp của chúng quyết định giới tính của một cá nhân. Nữ giới có 2 NST XX và nam giới thì có 1 cặp XY. Hệ thống XY quy định giới tính được tìm thấy ở hầu hết các động vật có vú cũng như ở một vài loài bò sát và thực vật.

Một cá nhân mang NST XX hay XY được quyết định khi một tinh trùng thụ tinh cho một trứng. Không giống như các tế bào khác của cơ thể, tế bào trứng và tinh trùng – gọi là giao tử hay tế bào giới tính – chỉ chứa 1 NST. Các giao tử được tạo thành bởi quá trình phân bào giảm phân, kết quả tạo ra các tế bào sau khi phân chia với số lượng NST giảm đi một nửa so với cha mẹ, hay từ tế bào ban đầu. Ở người, điều này có nghĩa là tế bào cha mẹ có 2 NST và giao tử thì chỉ có 1.

Tất cả giao tử từ trứng của mẹ đều có nhiễm sắc thể X. Tinh trùng của cha thì một nửa chứa NST X và một nửa chứa NST Y. Tinh trùng là yếu tố quyết định giới tính của em bé. Nếu tinh trùng mang NST X, khi nó kết hợp với NST X của trứng tạo thành hợp tử là bé gái. Ngược lại, nếu tinh trùng mang nhiễm sắc thể Y thì tạo thành bé trai.

Con người có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và 1 cặp nhiễm sắc thể giới tính. Ảnh: U.S. National Library of Medicine

Cấu trúc NST X và Y

Trong khi các NST ở các bộ phận khác của cơ thể mang hình dạng và kích thước giống nhau – tạo thành một cặp tương đồng – NST X và Y lại có cấu trúc khác nhau.

NST X dài hơn đáng kể so với NST Y và chứa hơn một trăm gen. Bởi vì các gen trên NST X không có bản sao trên NST Y, nên các gen trên X chiếm lợi thế. Điều này có nghĩa hầu hết các gen trên NST X, dù có là gen lặn ở nữ giới, thì chúng sẽ được biểu hiện ở nam giới. Chúng được gọi là các gen liên kết với X. Các gen chỉ được tìm thấy trên NST Y thì được gọi là gen liên kết với Y và chỉ được biểu hiện ở nam giới. Các gen nằm trên NST giới tính được gọi là gen liên kết giới tính.

Có xấp xỉ khoảng 1098 gen liên kết với X, mặc dù hầu hết trong số đó không mang đặc tính nữ giới. Thực tế là chúng liên quan đến các rối loạn như bệnh máu khó đông, bệnh loạn dưỡng cơ Duchenne, hội chứng X dễ gãy và nhiều hơn nữa. Chúng là nguyên nhân cho bệnh mù màu đỏ-xanh, một rối loạn di truyền phổ biến thường được tìm thấy ở nam giới. Những gen liên kết với X không liên quan đến giới tính cũng chịu trách nhiệm trong hội chứng hói đầu ở nam giới.>> giá làm xét nghiệm adn

Những gen liên kết với X không liên quan đến giới tính cũng chịu trách nhiệm trong hội chứng hói đầu ở nam giới. Ảnh: © Drx | Dreamstime.com

Ngược lại với NST X, NST Y chỉ chứa 26 gen. 16 Gen trong số đó chịu tránh nhiệm duy trì tế bào. 9 Gen liên quan đến quá trình sản xuất tinh trùng, nếu một trong số chúng bị mất hoặc khiếm khuyết sẽ gây ra tình trạng số lượng tinh trùng thấp hoặc vô sinh. Gen cuối cùng được gọi là gen SRY, chịu trách nhiệm cho các đặc điểm giới tính ở nam. Gen SRY kích hoạt và điều khiển 1 gen khác không nằm trên NST giới tính là Sox9. Sox9 kích hoạt sự phát triển tuyến sinh dục trong tinh hoàn thay vì trong buồng trứng.

Những bất thường của NST giới tính

Những bất thường trong sự kết hợp của NST giới tính có thể gây ra một số đặc tính bất thường và hiếm khi gây chết người.

Bất thường ở nữ giới gây Hội chứng Turner hay Trisomy X. Hội chứng Turner xảy ra khi nữ giới chỉ mang duy nhất 1 NST X thay vì 2 như bình thường. Các triệu chứng bao gồm: cơ quan sinh dục tạo thành tế bào trưởng thành bình thường bị lỗi dẫn tới vô sinh, ngực nhỏ và không có kinh nguyệt, tầm vóc thấp, nặng hơn thì ngực hình màng chắn và có màng cổ.

Hội chứng Trisomy X gây ra bởi tình trạng cá nhân mang 3 NST X thay vì 2. Các triệu chứng bao gồm: tầm vóc cao lớn, chậm nói, suy buồng trứng sớm hoặc bất thường buồng trứng và cơ bắp yếu – mặc dù nhiều cô gái và phụ nữ không hề có biểu hiện.

Nam giới có thể bị ảnh hương bởi hội chứng Klinefelter. Các triệu chứng bao gồm ngực phát triển, một vài tỉ lệ bất thường như hông hớn, cao, vô sinh và tinh hoàn nhỏ.

>> xét nghiệm quan hệ huyết thống cha con

Khám phá Chimera cùng thực hư việc trẻ sinh đôi không cùng cha

Nhiều loại ung thư có thể được xem là chimera, là do thay đổi di truyền hoặc ngoại di truyền làm kích hoạt gen ung thư có khả năng thúc đẩy phát triển tế bào hoặc ngược lại, làm bất hoạt gen ức chế khối u gây ức chế sự phát triển của tế bào. Nắm rõ chimera ngoại di truyền, cũng như cơ chế làm gián đoạn các dấu ngoại di truyền và phương pháp sửa chữa những gián đoạn đó, có thể tạo ra một phương thức mới chống lại ung thư.>> dịch vụ xét nghiệm ADN

Gợi ý Chimera và thực hư chuyện bé sinh đôi khác cha

Vượt qua cả ADN: Biểu hiện chimerism

Trong quá trình phát triển của phôi thai, bộ gen của các mô khác nhau thu thập các đặc điểm ngoại di truyền dưới hình dạng những dấu methyl hóa ADN. Nhưng trong một quần thể tế bào, giả thuyết là bộ gen ngoại di truyền có sự đồng nhất. Khi một vài tế bào không thuộc nhóm thu thập được các dấu methyl hóa, tạo ta hỗn hợp chimera trong mô, kết quả tạo ra một chimera ngoại di truyền. Những thay đổi ngoại di truyền có thể xảy ra trong suốt cuộc đời do những thay đổi môi trường như căng thẳng hay chấn thương, nhưng nếu thay đổi xảy ra ở giai đoạn sớm trong quá trình phát triển của phôi thì có thể dẫn đến tử vong.

Một trong những gen liên quan đến cơ chế ngoại di truyền sớm là TRIM28. Gen này giữ vai trò kiểm soát phiên mã trung gian ở những vùng nhất định của chất nhiễm sắc và được xem là giữ vai trò cơ bản trong việc thiết đặt lại ngoại di truyền trong quá trình phát triển của phôi. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Jackson ở Maine, Singapore và Đại học Stanford tạo ra những chimera ngoại di truyền bằng cách gián đoạn gen TRIM28 ở chuột mẹ. Các nhà nghiên cứu thấy rằng không phải tất cả các tế bào trong phôi đều thiết đặt lại ngoại di truyền như là dự đoán tái thiết lập hệ gen, mà thay vào đó là dao động trong khoảng từ bình thường đến dạng hoàn toàn không được methyl hóa. Tác động trên tạo ra hỗn hợp chimera với kết quả rất thảm hại. Phôi chuột được tạo ra từ những con chuột mẹ thiếu hụt TRIM28 không sống sót quá 5 ngày sau khi được thụ tinh.

Nhiều loại ung thư có thể được xem là chimera, là do thay đổi di truyền hoặc ngoại di truyền làm kích hoạt gen ung thư có khả năng thúc đẩy phát triển tế bào hoặc ngược lại, làm bất hoạt gen ức chế khối u gây ức chế sự phát triển của tế bào. Nắm rõ chimera ngoại di truyền, cũng như cơ chế làm gián đoạn các dấu ngoại di truyền và phương pháp sửa chữa những gián đoạn đó, có thể tạo ra một phương thức mới chống lại ung thư. Thật vậy, trong khi đột biến di truyền dẫn đến ung thư là không thể đảo ngược thì điều tương tự lại không đúng đối với sự thay đổi ngoại di truyền, và khôi phục lại mô hình methyl hóa bình thường có thể đảo ngược kiểu hình bệnh. Ví dụ, khi nhóm nghiên cứu ở Singapore và U.S chuyển một tiền nhân (pronucleic) loại hoang dại vào phôi chuột đột biến, thì có 25% sống sót.

Dạng hình thức khác của thể khảm bắt nguồn từ tính bất hoạt của nhiễm sắc thể X. Trong quá trình phát triển phôi của động vật có vú, một trong 2 bản sao của nhiễm sắc thể X không hoạt động trong mỗi tế bào, nó có thể là sự bất hoạt NST X từ mẹ ở một số tế bào và nhiễm sắc thể X từ cha ở vài tế bào khác. Trong trường hợp này, tất cả con cái là thể khảm, bởi vì chúng được di truyền 1 nhiễm sắc thể X từ mẹ không giống với nhiễm sắc thể X từ bố. Mèo tam thể là một ví dụ về dạng khảm này, có gen liên kết với X dị hợp quy định màu lông dẫn đến biểu hiện nhiều màu loang lổ.>> dịch vụ xét nghiệm ADN huyết thống

Mèo tam thể là một ví dụ của chimera thể khảm. Ảnh: Warren Photographic

Dạng thể khảm này có thể mang lại lợi ích cho phụ nữ khi xét đến các bệnh di truyền liên kết với NST X: các tế bào biểu hiện gen X “khỏe mạnh” sẽ bù đắp cho những trường hợp biểu hiện đột biến khác nhau. Ví dụ, bệnh Fabry ở người phụ nữ dị hợp tử mang allele chịu trách nhiệm cho sự rối loạn lysosom liên kết với X, các tế bào sản suất ezyme khỏe mạnh đủ để bù đắp sự thiếu hụt từ các tế bào mang gen đột biến. Hay một rối loạn liên kết với X, Lesch-Nyhan, đặc trưng bởi sự thiếu hụt trong quá trình sản xuất của một enzyme quan trọng khác, dẫn đến tích tụ acid uric trong cơ thể. Trong khi các cậu bé bẩm sinh có những bất thường này sẽ phải đối mặt với sự thiếu hụt nghiêm trọng về trí tuệ và thể chất, ở các cô bé thì gen thiếu hụt thường xuyên nhận được enzyme bị thiếu từ các tế bào bình thường tại một số mô trên cơ thể và dần thay thế những mô bị thiếu. Trong trường hợp sau, tế bào biểu hiện gen bình thường có lợi thế tăng trưởng và phát triển trong các gen biểu hiện đột biến.

Một hay nhiều?

Chúng ta xem bản thân như những cá nhân đơn lẻ, nhưng có khi nào bạn dừng lại và suy nghĩ về điều này, thực sự chúng ta là ai? Mỗi cá nhân chúng ta được hình thành nên từ hàng nghìn tỷ tế bào, một vài trong số đó có thể thuộc về anh em, mẹ, hay con chúng ta. Thêm vào đó, chúng ta là nơi cư trú của hàng triệu vi khuẩn và các vi sinh vật khác, điều này có thể tác động đến kiểu hình mà gen biểu hiện, và bạn sẽ thấy hình ảnh một sinh vật được hình thành từ nhiều thực thể hơn là một cá nhân. Một trường phái mới trong lĩnh vực sinh học tuyên bố rằng chúng ta không phải là những cá nhân, mà là cộng đồng của các vật thể cộng sinh – các sinh vật khác nhau cùng sống trong một cơ thể.

Với cách suy nghĩ đó, chimera không còn là một nghịch lý di truyền, đúng hơn chỉ là một con đường khác trong bức tranh tiến hóa vô cùng đa dạng.>> Giám định ADN hành chính

Thích hợp genne hay khả năng miễn nhiễm bệnh bởi di truyền

Công trình nghiên cứu bộ gen của gần 600.000 người khỏe mạnh cho thấy một số ít người có khả năng chống lại một số rối loạn di truyền.>> trung tâm giám định adn

Tương thích gen hay khả năng miễn nhiễm bệnh bởi di truyền

Cho đến nay phần lớn các nghiên cứu di truyền đều tập trung vào mối liên kết giữa đột biến và bệnh. Bằng cách tiếp cận mới, các nhà nghiên cứu tiến hành phân tích bộ gen của các cá nhân khỏe mạnh, từ đó xác định được một vài người dường như có thể chống lại các rối loại di truyền nghiêm trọng mà lẽ ra đã tiến triển trong suốt thời thơ ấu. Trong số 589.306 bộ gen được phân tích, các nhà nghiên cứu đến từ Trường Y Icahn, tại Mount Sinai, thành phố New York và cộng sự xác định được 13 cá nhân mang những đột biến gây ra các rối loại di truyền nhưng lại không hề xuất hiện các triệu chứng liên quan đến bệnh, nghiên cứu được đăng tải trên Nature Biotechnology vào ngày 11/04/2016.

Eric Topol, Giám đốc Viện Dịch mã Khoa học Scripps, người không liên quan đến nghiên cứu, nói trên tờ The Scientist: “Đó thực sự là một nghiên cứu thú vị bởi vì những gì chúng ta xem là gây bệnh hóa ra lại không phải như vậy. Điều mới mẻ ở đây là vấn đề đã được tiếp cận một cách có hệ thống.” Đã có một số báo cáo về trường hợp những người mang đột biến gây bệnh nhưng không hề có biểu hiện của bệnh lý.

Nhà nghiên cứu Stephen Friend. Ảnh: sagebase.org

Stephen Friend – đồng tác giả nghiên cứu – Giám đốc tổ chức phi lợi nhuận Sage Bionetworks và là một nhà di truyền học Mount Sinai, nói trong một cuộc họp báo: “Nếu muốn tìm đầu mối để phòng bệnh, thay vì tìm kiếm trên những người mắc bệnh, hãy nhìn vào những người lẽ ra đã mang bệnh.”

Friend và các cộng sự phân tích dữ liệu hiện có từ 12 nghiên cứu di truyền trên toàn thế giới (bao gồm dữ liệu thu thập bởi công ty di truyền 23andMe), kiểm tra 874 gen trên 589.306 bộ gen. Với hơn 15.000 ứng cử viên ban đầu, sau quá trình sàng lọc kỹ càng, các nhà nghiên cứu xác định được 13 người trưởng thành mang đột biến gây ra 8 rối loạn di truyền nghiêm trọng ở thời thơ ấu – bao gồm cả xơ nang, hội chứng Smith Lemli-Opitz, và familial dysautonomia (một rối loạn di truyền ảnh hưởng đến sự phát triển và tồn tại của các tế bào thần kinh) – nhưng chưa hề có dấu hiệu của bệnh.

Friend và cộng sự chọn các nghiên cứu về rối loạn thời thơ ấu bởi vì ở những người mang đột biến gây bệnh, lẽ ra các dấu hiệu của rối loạn đã tiến triển ở một giai đoạn trong thời thơ ấu, nhưng họ đã vượt qua quãng thời gian này một cách bình thường. Tuy nhiên, theo Friend, khái niệm thích ứng cũng có thể áp dụng cho các bệnh khác.

Phát hiện này cũng cung cấp thêm bằng chứng rằng một vài cá nhân mang đột biến gây bệnh có thể được hệ gen bảo vệ chống lại một số rối loạn.

“Mục tiêu của dự án là xác định các yếu tố bảo vệ (hầu hết là các biến thể di truyền) để ngăn chặn sự xuất hiện bệnh nguy hiểm ở một cá nhân có thể mắc bệnh do mang một hay nhiều biến thể gây bệnh,” theo Eric Evans viết trong một email gửi tới The Scientis, ông hiện là Giám đốc khoa học của công ty xét nghiệm di truyền Counsyl tại San Francisco, người không liên quan đến nghiên cứu.>> Giá làm thẻ ADN cá nhân

Một hướng tiếp cận mới về mối liên kết giữa đột biến và bệnh di truyền. Ảnh: NHGRI, DARRYL LEJA

Trong khi nghiên cứu này là một nỗ lực quan trọng sơ khởi, các nhà khoa không được phép liên hệ lại 13 cá nhân được xác định là có tính thích nghi do một số quy định về nghiên cứu di truyền trong quần thể. Nhóm nghiên cứu cảnh báo nếu không tiếp tục theo dõi các cá nhân này thì không thể xác nhận là ADN của họ có khớp với hồ sơ bệnh án hay không, liệu họ đã được chẩn đoán không mắc rối loạn, và không biểu hiện dạng thể khảm (dạng cá nhân với tế bào chứa hỗn hợp nhiều kiểu hình).

Bước tiếp theo là xác định cơ chế thích ứng ở một vài cá nhân, Theo như Topol: “Tại sao họ có “áo-chống-đạn?”

Hai trong số các cá nhân thích ứng với bệnh di truyền có mang phiên bản gây bệnh của gen DHCR7 liên kết với Hội chứng Smith Lemli-Opitz. Thật ngạc nhiên là cả hai người đều mang thêm những biến thể của DHCR7, và 5 trong số đó được biết là lành tính.

Tuy nhiên, số lượng bộ gen được giải trình tự rất đa dạng trong số các nghiên cứu được đưa vào phân tích này, nên Friend và các cộng sự không đủ độ bao phủ để tìm kiếm các đột biến ở những vùng khác trên bộ gen của những nhân thích ứng khác mà có thể bảo vệ họ chống lại các kiểu hình bệnh.

Nếu đột biến ở một gen thứ 2 ngăn chặn hoạt động của đột biến thứ nhất được tìm thấy, Evans lưu ý rằng: “họ có thể phát triển liệu pháp điều trị các bệnh này. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là con đường tới liệu pháp như vậy còn rất dài và chưa thực sự rõ ràng từ những gì chúng ta biết hiện nay.”

>> giá giám định adn