Phát hiện loại gen mới có liên quan tới bệnh thần kinh

Phát hiện loại gen mới có liên quan tới bệnh thần kinh

Những thất bại trong hệ thống kiểm soát chất lượng để bảo vệ bản sao xây dựng protein trong tế bào có thể dẫn tới sự suy giảm nơ-ron vận động (tế bào thần kinh vận động) và các bệnh liên quan khác, theo như nghiên cứu mới đến từ đội nghiên cứu quốc tế được đồng chỉ đạo bởi nhà sinh học phân tử của Viện nghiên cứu Scripps là Tiến sĩ Claudio Joazeiro.

Nơ-ron vận động kiểm soát các chuyển động, thở, nuốt và nói. Cái chết của các tế bào thần kinh vận động là dấu hiệu của những căn bệnh đang tiến triển như bệnh teo cơ tủy và bệnh xơ cứng teo cơ một bên, còn được biết đến dưới cái tên là bệnh Lou Gehrig. Hiểu được nguyên nhân gây ra cái chết của các tế bào thần kinh đó là chìa khóa để phát triển những phương pháp điều trị chính xác. Các nhà khoa học đã tìm thấy rất nhiều những nguyên nhân gây nên các bệnh tế bào thần kinh vận động. 

Nghiên cứu được phát hành trên báo Nature Communications vào ngày 15/09/2020, trình bày về nhiều những biến thể khác nhau của gen NEMF như là một nguyên nhân mới có thể gây nên các bệnh tế bào thần kinh vận động. NEMF là viết tắt cho cụm từ "Nuclear Export Mediator Factor" (nhân tố trung gian xuất ra hạt nhân), có vai trò giải quyết các vấn đề bất khả kháng xảy ra trong quá trình sản xuất protein bị gây ra bởi các bào quan, được gọi là Ri-bô-xôm.

Một NEMF khỏe mạnh có thể giúp tế bào tái chế các đoạn protein bị vỡ được tạo ra do lỗi. Nhưng các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều dạng đột biến khác của NEMF trong con chuột thí nghiệm có sự can thiệp của hệ thống, và kết quả là con chuột bị bệnh thần kinh cơ, bệnh thoái hóa thần kinh và những căn bệnh khác nữa.

Cuộc nghiên cứu được dẫn đầu bởi cả Tiến sĩ Joazeiro và Tiến sĩ Gregory Cox đến từ Phòng nghiên cứu Jackson về Di truyền động vật có vú ở Bar Harbor, bang Maine.

Một thập kỷ trước, Joazeiro phát hiện một loại enzyme có tên là E3 ubiquitin ligase listerin (Ltn1), hoạt động trong quá trình kiểm soát chất lượng đặc biệt được biết đến là RQC (viết tắt cho Ribosome-associated Quality Control, có nghĩa là "kiểm soát chất lượng liên quan đến Ri-bô-xôm"). Joazeiro và đội nghiên cứu của ông cũng phát hiện rằng sự không hoạt động của enzyme gây thoái hóa tế bào thần kinh vận động ở chuột. Tuy nhiên, liệu rằng bệnh thoái hóa thần kinh là do sự thiếu kiểm soát chất lượng có liên quan tới Ri-bô-xôm hay là do những chức năng khác của Listerin thì vẫn chưa thể xác định rõ. Tại phòng thí nghiệm Jackson, Tiến sĩ Cox đã và đang nghiên cứu chuột đột biến với các yếu tố kiểm soát chất lượng khác, đó là NEMF. Các con chuột thí nghiệm thể hiện chuyển động một cách khó khăn bao gồm cả việc bước đi và cầm nắm. Các phòng thí nghiệm đã ngồi lại với nhau để nghiên cứu xem liệu những khuyết tật đó có phải là kết quả của quá trình thoái hóa thần kinh hay không. Họ muốn tìm hiểu cơ chế hoạt động của phân tử.

Joazeiro nói "Kết quả của nghiên cứu đã cung cấp những bằng chứng rõ rệt rằng rối loạn quá trình kiểm soát chất lượng ri-bô-xôm đã gây nên sự thoái hóa thần kinh,"

Trong tế bào, hàng triệu Ri-bô-xôm đã xâu chuỗi từng axit amin lại với nhau cùng một lúc để nhằm chuyển hóa mã di truyền thành protein. Do đó mà đôi khi sẽ có những sai sót, có một vài những sai lầm sẽ dẫn tới quá trình hình thành các mảnh protein độc hại. Khi điều đó xảy ra, việc sản xuất có thể bị gián đoạn, hệ thống kiểm soát chất lượng Ri-bô-xôm protein của tế bào sẽ cắt nhỏ những mảnh lộn xộn ấy để tái sản xuất.

Nhưng mà vẫn không thể biết được rằng sự kiểm soát chất lượng Ri-bô-xôm bị lỗi có gây bệnh cho con người không. Human data đã sao lưu những nghiên cứu của nhóm trên chuột và nấm men.

Thông qua việc hợp tác với GeneMatcher, một công cụ dành cho bệnh nhân được phát triển bởi Trung tâm Baylor-Hopkins về Mendelian Genomics tại Texas, nhóm nghiên cứu đã xác định được chín bệnh nhân từ bảy gia đình không hề có liên quan tới nhau, có tồn tại biến thể NEMF có khả năng gây bệnh và có biểu hiện của bệnh thần kinh cơ, cùng với nhiều vấn đề khác bao gồm cả chứng chậm nói lẫn thiểu năng trí tuệ.

Joazeiro nói "Thật thú vị khi được nhìn thấy những dữ liệu sớm và mới nhất từ chuột thí nghiệm cùng với những kiến thức có được từ môn cơ học phân tử, từ đó có thể dự đoán được những kết quả trên cơ thể bệnh nhân. Chúng tôi mong rằng một ngày nào đó, những tiến bộ này sẽ hữu ích với những gia đình bị ảnh hưởng bởi những căn bệnh hiểm nghèo này."

Joazeiro nói thêm rằng nhóm đang nghiên cứu về vai trò của quá trình kiểm soát chất lượng liên quan tới Ri-bô-xôm trong mối liên hệ với các căn bệnh khác.

Ông bổ sung, những thông tin thú vị được khai thác từ cuộc nghiên cứu là con đường kiểm soát chất lượng protein này được xem như là cần thiết đối với các loài.

Ông ấy nói thêm rằng: "Năm trước, chúng tôi có làm một báo cáo về việc nó cũng xuất hiện trong vi khuẩn, và nó gần như là cũng xuất hiện trong tổ tiên tế bào phổ quát cuối cùng, là quần thể sinh vật mang lại sự sống cho mọi sinh vật."

Cùng với những phát hiện về việc vô hiệu hóa hệ thống gây nên thoái hóa thần kinh, sự bảo tồn mang tính tiến hóa này làm nổi bật lên tầm quan trọng của việc loại bỏ những protein bất thường, đồng thời gợi ra rằng sự phát triển của hệ thống có thể đã đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tiến hóa của các cơ quan phức tạp, Joazeiro nói.

"Nghiên cứu cho thấy sự thất bại của kiểm soát chất lượng liên quan tới Ri-bô-xôm là nguyên nhân gây nên bệnh tế bào thần kinh vận động và nên được tìm hiểu một cách chi tiết hơn," Ông phát biểu.

Các câu hỏi liên quan