Nhiễm sắc thể 2 là nhiễm sắc thể có kích thước lớn thứ hai trong bộ nhiễm sắc thể người. Những đột biến liên quan đến sự thay đổi số lượng, cấu trúc nhiễm sắc thể hoặc đột biến gen trên nhiễm sắc thể 2 có thể là nguyên nhân dẫn đến một số hội chứng nguy hiểm, thậm chí là ung thư làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Nhiễm sắc thể 2 có đặc điểm và ảnh hưởng thế nào? Để có thêm các thông tin về nhiễm sắc thể 2, hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.
Tổng quan và đặc điểm của nhiễm sắc thể 2
Nhiễm sắc thể 2 là nhiễm sắc thể có kích thước lớn thứ hai trong 23 cặp nhiễm sắc thể ở người. Giống như các cặp nhiễm sắc thể khác, cặp nhiễm sắc thể 2 gồm một nhiễm sắc thể đến từ mẹ, một nhiễm sắc thể đến từ cha và tồn tại ở cả nam lẫn nữ.
Nhiễm sắc thể 2 được tạo thành từ hơn 240 triệu cặp bazơ nucleotide, trong đó khoảng 95% đã được xác định và chiếm khoảng 8% tổng số ADN trong tế bào. Nhiễm sắc thể 2 chứa hơn 2500 gen hoạt hóa tạo ra protein. Các protein này thực hiện nhiều vai trò khác nhau trong cơ thể.
Lịch sử nghiên cứu về nhiễm sắc thể 2
Kể từ giữa những năm 1800, các nhà sinh học tin rằng mọi sinh vật đều có nguồn gốc từ một tổ tiên chung duy nhất. Dựa trên bằng chứng hóa thạch và giải phẫu so sánh, Charles Darwin đề xuất rằng con người và loài vượn lớn (bao gồm tinh tinh, khỉ đột và đười ươi) sống cách đây vài triệu năm có chung một tổ tiên. Nhiều nghiên cứu phân tích bộ gen cho thấy sự khác biệt di truyền giữa con người và tinh tinh nhỏ hơn 2%. Nói cách khác, con người và tinh tinh có trình tự DNA giống nhau hơn 98%.
Tuy nhiên, vẫn còn một sự khác biệt đáng kể và không thể giải thích được. Trong khi loài vượn lớn đều có 48 nhiễm sắc thể (24 cặp) thì con người chỉ có 46 (23 cặp). Nếu con người và loài vượn có chung một tổ tiên, chẳng phải cả hai đều có cùng số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào sao?
Năm 2005, một tạp chí khoa học đã công bố kết quả thử nghiệm. Hóa ra nhiễm sắc thể 2 là nhiễm sắc thể duy nhất trong dòng tiến hóa của loài người xuất hiện do sự hợp nhất trực diện của hai nhiễm sắc thể tổ tiên (có tên 2A và 2B) vốn tách biệt ở các loài linh trưởng khác.
Khả năng đột biến
Đột biến nhiễm sắc thể 2 bao gồm những biến đổi bất thường ở cấp độ phân tử trong vật chất di truyền hoặc ở cấp độ tế bào dẫn đến sự thay đổi tính trạng. Đột biến nhiễm sắc thể ở người xảy ra do tác động của môi trường bên trong và bên ngoài cơ thể. Cấu trúc của NST thường bị phá vỡ và sắp xếp lại bởi các tác nhân vật lý hóa học và sinh học ngoại cảnh. Biến đổi nhiễm sắc thể 2 làm thay đổi cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể, sự thay đổi này có ảnh hưởng nhất định đến cơ thể con người, đa số là có hại, chỉ một số ít có lợi hoặc không biểu hiện ra bên ngoài.
Một số bệnh liên quan đến đột biến nhiễm sắc thể 2
Đột biến số lượng nhiễm sắc thể 2
Mosaicism Trisomy 2 (Khảm tam nhiễm sắc thể 2)
Bệnh khảm tam nhiễm sắc thể 2 là một rối loạn nhiễm sắc thể hiếm gặp, đặc trưng bởi việc có thêm một bản sao nhiễm sắc thể 2 trong các tế bào của một người. Nhiều trường hợp khảm trisomy 2 dẫn đến sảy thai. Ở trẻ sơ sinh mắc bệnh khảm trisomy 2, mức độ nghiêm trọng cũng như các dấu hiệu và triệu chứng rất khác nhau.
Các đặc điểm của bệnh khảm trisomy 2 có thể bao gồm hạn chế tăng trưởng trong tử cung (IUGR), bất kỳ dị tật bẩm sinh nào, đặc điểm khuôn mặt đặc biệt, chậm tăng trưởng, chậm phát triển và thiểu năng trí tuệ. Mức độ nghiêm trọng và các triệu chứng cụ thể thường phụ thuộc vào mức độ khảm (tỷ lệ tế bào bị ảnh hưởng) và vị trí hoặc loại tế bào bị ảnh hưởng trong cơ thể. Nguyên nhân bệnh là do một lỗi ngẫu nhiên trong quá trình phân chia tế bào trong quá trình phát triển ban đầu của phôi nên bệnh khảm trisomy 2 là bệnh không di truyền.
Đột biến cấu trúc và đột biến gen trên nhiễm sắc thể 2
Hội chứng mất đoạn 2q37
Hội chứng mất đoạn 2q37 do mất đoạn tại vị trí 2q37 gần cuối nhánh dài (q) của nhiễm sắc thể số 2. Các dấu hiệu và triệu chứng rất khác nhau, người bệnh thường bị thiểu năng trí tuệ, các vấn đề hành vi, béo phì, bất thường xương như ngón tay và ngón chân ngắn.
Người ta đang nghiên cứu để xác định tất cả các gen góp phần vào các đặc điểm của hội chứng mất đoạn 2q37. Mặc dù kích thước của vùng bị mất khác nhau giữa người bệnh, nhưng đoạn bị mất luôn chứa gen HDAC4. Mất gen HDAC4 gây ra nhiều triệu chứng đặc trưng của bệnh như thiểu năng trí tuệ, vấn đề hành vi và bất thường xương. Các nghiên cứu về vai trò của những gen khác trong vùng 2q37 liên quan đến hội chứng này vẫn đang được thực hiện.
Hội chứng rối loạn phát triển thần kinh liên quan MBD5
Mất đoạn hoặc lặp một đoạn nhỏ của nhiễm sắc thể số 2 ở vị trí q23.1 có thể gây ra chứng rối loạn phát triển thần kinh liên quan MBD5 (MBD5-Associated Neurodevelopmental Disorder – MAND). MAND ảnh hưởng đến quá trình phát triển thần kinh và thể chất ngay từ khi sinh ra. Người bệnh thường bị thiểu năng trí tuệ, chậm phát triển, khiếm khuyết khả năng nói, vấn đề giấc ngủ, khuôn mặt dị biệt và tay chân bất thường. Hầu hết người bệnh cũng có các vấn đề hành vi tương tự như rối loạn phổ tự kỷ.
Những thay đổi nhiễm sắc thể có thể gây ra MAND bao gồm mất đoạn hoặc lặp đoạn tại vị trí 2q23.1. Các đoạn bị mất hoặc lặp lại có kích thước khác nhau nhưng luôn chứa gen MBD5 và một số gen khác. Gen MBD5 hướng dẫn tạo ra một loại protein có khả năng điều chỉnh hoạt động của gen (điều hòa biểu hiện gen), kiểm soát sản xuất protein liên quan đến các chức năng của hệ thần kinh như học tập, trí nhớ và hành vi.
Những thay đổi trên nhiễm sắc thể số 2 gây ra MAND dẫn đến một lượng protein MBD5 bất thường. Mất đoạn chứa gen MBD5 làm giảm lượng protein MBD5 được tạo ra trong tế bào. Ngược lại, lặp một đoạn chứa gen MBD5 lại gia tăng lượng protein MBD5. Bất kỳ thay đổi nào về số lượng protein MBD5 đều làm giảm khả năng điều hòa biểu hiện gen, dẫn đến sản xuất không kiểm soát một số protein, đặc biệt là các protein liên quan đến hệ thần kinh. Điều này giúp giải thích tại sao MAND lại tác động đến sự phát triển và hành vi của não. Nguyên nhân của bất thường xương và các biểu hiện khác của MAND chưa rõ ràng. Người ta cũng chưa biết liệu những thay đổi trên các gen khác trên nhiễm sắc thể 2 có góp phần vào các triệu chứng của MAND hay không.
Hội chứng liên quan SATB2
Những thay đổi trên nhánh dài (q) của nhiễm sắc thể 2 gây ra hội chứng liên quan SATB2 (SATB2-associated syndrome). Người bệnh bị thiểu năng trí tuệ và các vấn đề nghiêm trọng về giọng nói. Họ cũng có thể bị hở hàm ếch, bất thường răng miệng hoặc khuôn mặt dị biệt.
Hội chứng liên quan SATB2 có liên quan đến những thay đổi gen SATB2 trên nhiễm sắc thể 2. Một số thay đổi trên nhánh dài của nhiễm sắc thể số 2 bao gồm mất đoạn tại vùng 2q32 và 2q33. Kích thước của đoạn bị mất khác nhau giữa những người bệnh. Mất một đoạn lớn làm loại bỏ một số gen trên nhiễm sắc thể 2, bao gồm gen SATB2. Trong khi đó, mất một đoạn nhỏ đôi khi chỉ loại bỏ một phần gen SATB2. Các đột biến khác như đột biến thay đổi nucleotide trên gen SATB2 cũng có thể gây ra hội chứng liên quan SATB2.
Những thay đổi trên gen SATB2 làm giảm lượng protein SATB2 được tạo ra. Protein SATB2 hướng dẫn phát triển não và hộp sọ. Do đó, protein SATB2 bị giảm chức năng dẫn đến các triệu chứng của bệnh.
Một số người bị mất đoạn lớn trên nhiễm sắc thể có thể biểu hiện những triệu chứng không phổ biến như các vấn đề về tim, bộ phận sinh dục và đường tiết niệu, da hoặc tóc. Những triệu chứng này dường như liên quan đến các gen bị mất khác gần SATB2 trên nhánh dài của nhiễm sắc thể số 2.
Chứng run vô căn (Esstial tremor)
Run rẩy hoặc run rẩy không kiểm soát được là triệu chứng phổ biến của các rối loạn thần kinh như bệnh Parkinson, chấn thương đầu và đột quỵ. Tuy nhiên, nhiều người bị run có cái gọi là run vô căn. Trong hơn một nửa số trường hợp, chứng run vô căn được di truyền như một đặc điểm di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường, có nghĩa là con của người bị ảnh hưởng sẽ có 50% nguy cơ mắc chứng rối loạn này. Năm 1997, gen ETM1 trên nhiễm sắc thể 3 và gen ETM2 trên nhiễm sắc thể 2 gây run vô căn đã được tìm thấy trên hai nhiễm sắc thể khác nhau chứng tỏ rằng đột biến ở nhiều loại gen khác nhau có thể dẫn đến run vô căn.
Ung thư đại trực tràng (Colon cancer)
Ung thư đại trực tràng là một trong những hội chứng ung thư di truyền phổ biến nhất được biết đến. Các gen được phát hiện có liên quan đến ung thư đại trực tràng là: MSH2 và MSH6 trên nhiễm sắc thể 2 và MLH1 trên nhiễm sắc thể 3. Thông thường, các sản phẩm protein của các gen này giúp sửa chữa các lỗi xảy ra trong quá trình sao chép ADN. Nếu các protein MSH2, MSH6 và MLH1 bị đột biến và không hoạt động bình thường, các lỗi sao chép sẽ không được sửa chữa, dẫn đến ADN bị hư hỏng và kết quả là gây ra ung thư đại trực tràng.
Hội chứng Waardenburg
Các biến thể (đột biến) gen PAX3 trên cánh dài nhiễm sắc thể 2 gây ra hội chứng Waardenburg, người bệnh bị mất thính giác và đổi màu sắc (sắc tố) của tóc, da và mắt. Biến thể gen PAX3 có thể gây ra hội chứng Waardenburg loại I và III.
Một số biến thể thay đổi các axit amin đơn trong protein PAX3, trong khi các biến thể khác dẫn đến một phiên bản protein PAX3 nhỏ bất thường. Người ta tin rằng tất cả biến thể gen PAX3 đều hoạt động giống nhau bằng cách ngăn không cho protein PAX3 liên kết với ADN để điều chỉnh hoạt động của các gen khác. Do đó, tế bào hắc tố không phát triển tại một số vùng da, tóc, mắt và tai trong, dẫn đến biểu hiện mất thính giác và mất sắc tố loang lổ. Ngoài ra, protein PAX3 mất chức năng làm gián đoạn quá trình phát triển của một số xương và cơ, từ đó tạo ra bất thường cánh tay và bàn tay của hội chứng Waardenburg loại III.
Như vậy bài viết trên đã cung cấp những thông tin cơ bản về nhiễm sắc thể 2. Để cập nhật thêm các thông tin, mời bạn tiếp tục theo dõi các bài viết trên website của GENFAMILY.