Nhận dạng gene ung thư ở chuột bằng yếu tố di động transposon

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các yếu tố có khả năng di động (transposon) là những mẩu DNA rời rạc mà chúng có thể nhảy loanh quanh trong genome của sinh vật sống. Những yếu tố này được khám phá đầu tiên ở trên cây bắp và giải Nobel đã được trao cho nữ khoa học gia Barbara McClintock – người đã khám phá ra chúng, sau đó thì người ta cũng dần dần tìm thấy họ hàng của chúng ở tất cả sinh vật nghiên cứu khác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nhận dạng gene ung thư ở chuột bằng yếu tố di động transposon

Nhận dạng gene ung thư ở chuột bằng yếu tố di động transposon Các yếu tố có khả năng di động (transposon) là những mẩu DNA rời rạc mà chúng có thể nhảy loanh
quanh trong genome của sinh vật sống. Những yếu tố này được khám phá đầu tiên ở trên cây bắp và giải Nobel đã được trao cho nữ khoa học gia Barbara McClintock – người đã khám phá ra chúng, sau đó thì người ta cũng dần dần tìm thấy họ hàng của chúng ở tất cả sinh vật nghiên cứu khác. Ứng với mỗi một transposon, một protein gọi là transposase điều khiển sự đổi chổ. Một cặp đôi transposon và transposase như thế vừa được tìm thấy trong bộ gene của cá hồi và được đặt tên là Người đẹp ngủ say (Sleeping Beauty – SB). Theo khám phá thì người ta nhận thấy
trình tự DNA của SB đã bị đột biến tại một điểm khiến cho nó không còn khả năng “nhảy nhót” nữa mà chúng lại ngoan ngõan nằm im như một mẩu DNA thừa thải không họat động. Trên trang 221 và 272 tờ Nature 436, (14 July 2005), hai nhóm tác giả Dupuy et al. và Collier et al. đã công bố hai công trình trên đối tượng SB này. Theo đó, hai nhóm ngòai việc phục hồi chức năng di động của SB còn cải thiện kỹ thuật sao cho có thể sử dụng chúng để nhận diện gene liên quan đến ung thư. Nhiều yếu tố, bao gồm hóa chất,
phóng xạ và virus đã và đang được sử dụng rộng rãi để gây đột biến gene một cách ngẫu nhiên, nhằm mục đích nhận diện chức năng gene và những bệnh liên quan đến chúng. Tuy thế phương pháp này cho thấy rất khó để tìm vị trí đột biến ngẫu nhiên đã được hình thành, nó đòi hỏi nhà nghiên cứu phải đọc trình tự một lượng khổng lồ các trình tự ứng viên để chỉ cho ra chính xác mỗi một sự thay đổi nhỏ nhất. Việc tìm kiếm một phương thức gây đột biến sao cho khắc phục những nhược điểm do các yếu tố trên gây ra là một thách thức của các nhà di truyền học. Nằm trong hướng đó, yếu tố di
động được coi là một công cụ đầy tìm năng. Chúng được sử dụng trong việc tạo đột biến do nó có ưu điểm: (1) trình tự của các yếu tố di động đã được biết trước và (2) khi gây đột biến cho gene, chúng trở thành một dấu hiệu đặc hữu (đuôi) để nhận diện vị trí của gene bị đột biến này. Việc đánh dấu gene bằng cách chèn một đọan DNA lạ thực sự không phải là ý tưởng mới. Các nhà di truyền học đã sử dụng yếu tố di động trên nhiều đối tượng khác nhau nhưng lại ít dùng trên chuột vì yếu tố di động đã biết trên chuột thường có tần xuất di chuyển rất thấp trong genome khiến cho các đột biến tạo ra đôi khi rất ít, không
như mong muốn. Hai nhóm nghiên cứu nói trên đã vượt qua vấn đề này bằng 2 cách. Nhóm của Collier đã thiết kế một yếu tố di động SB (TC/Onc) có khả năng thúc đẩy hoặc làm gián đọan gene. Nhóm, sau đó, đã sử dụng cặp đôi TC/Onc trong một dòng chuột có khả năng tạo ra transposase SB trong tất cả tế bào và mang đột biến khiến chúng rất mẫn cảm với các tác nhân gây đột biến. Còn nhóm của Dupuy thì tạo ra yếu tố di động nhỏ hơn (T2/Onc2), và tạo ra dòng chuột mà tòan bộ tế bào
chứa số lượng transpoase tăng cao. Điểm thuận lợi chính của hệ thống SB mà hai nhóm tác giả trên sử dụng so với các hệ thống cũng sử dụng SB trước đây và kể cả hệ thống dùng virus đó là: Do yếu tố di động có nguồn gốc từ cá, nên nó khác biệt rất lớn so với các yếu tố di động hiện hữu và vì thế nó giúp việc dò tìm vị trí hay các vị trí trên genome mà SB gắn vào.
a, Chuột mà tòan bộ tế bào chứa nhiều copy của yếu tố di động SB (Sleeping Beauty transposon) lấy từ cá được giao phối với dòng chuột chứa tế bào mang transposase SB ở mức cao. Tế bào ở thế hệ con non chứa cả transposon và transposase (pacman), cho phép yếu tố di động “nhảy lò cò” quanh genome. b, Transposase gắn và gỡ bỏ yếu tố di
động ra khỏi vị trí ban đầu của nó trong genome. Các yếu tố di động bị gỡ bỏ có thể tái tích hợp vào đâu dó trong genome, thỉnh thỏang gần hoặc bên trong gene liên quan đế ung thư. Xem hai cách chúng xác định gene trong bài. Các tác giả sử dụng các hệ thống của họ nhằm dò tìm các gene gây ung thư vì gene được nhận diện gây ung thư ở chuột và người có những điểm tương đồng. Để hiểu làm thế nào SB có thể dò tìm ra gene ung thư, trước tiên ta cần hình dung rằng genome là một cuốn sách hướng dẫn làm thế nào tế bào có thể thực hiện chức năng. SB cũng
giống như một đọan câu hay một chuỗi những lời huấn thị mà chúng có thể “nhảy lò cò” khiến cho bất kỳ đọan hướng dẫn nào cũng có thể bị thay đổi. Thỉnh thỏang, việc chèn yếu tố di động có thể không gây ảnh hưởng gì, nhưng nếu SB làm thay đổi những quá trình sinh học chủ đạo, ví dụ như quá trình tăng sinh hay chết của tế bào, khi đó tế bào sẽ có thể tăng trưởng và phân chia bất bình thường và có thể phát sinh ung thư. Trong nghiên cứu của mình, các tác giả thiết kế yếu tố di động SB sao chochúng có thể gây gián đọan chức năng của gene theo hai cách.
(1) Nếu các yếu tố di đống chèn vào một gene nào đó nó sẽ cắt ngắn protein mã hóa bởi gene này và thường thì protein mã hóa được sẽ không còn chức năng. Do vậy, kết quả này có thể giúp chỉ định những gene nào tham gia bảo vệ tế bào khỏi ung thứ (tức là khám phá gene trấn áp khối u). (2) Nếu các yếu tố di động chèn vào một điểm gần gene, nó sẽ tạo ra hiệu ứng tăng sản phẩm gene, cho phép gene thúc đẩy ung thư (oncogene) được nhận diện. Bằng cách tách các điểm SB chèn trong khối u, hai nhóm nghiên cứu đã đánh dấu các gene đóng vai trò
quan trọng trong quá trình phát triển ung thư và còn có vẻ liên quan đến một số bệnh trước đây không liên quan đến chúng. Dupuy và cộng sự cũng đã chứng minh một hệ thống tương tác các gene gây nên bệnh ung thư. Ngòai ra, Collier và cộng sự bằng cách sử dụng động vật mang đột biến dễ dẫn đến ung thư đã cho thấy là hệ thống SB có thể đánh dấu gene ở khối u rắn gọi là sarcoma – bướu thịt. Khối u mày có thể liên quan đến nhiều lọai mô, bao gồm tế bào thần kinh và tế bào mô liên kết. Ung thư ít khi là kết quả của đột biến một gene đơn lẻ, mà phải là
kết quả từ sự tương tác rất nhiều gene. Trước đây người ta đã chỉ định các con đường di truyền liên quan đến sự hình thành bệnh ưng thư máu bằng cách sử dụng retrovirus để đánh dấu trên mô hình chuột ung thư máu, tuy nhiên hệ thống giống như thế ở các dạng ung buớư khác thì lại biết rất ít. Do đó mà việc phát triển phương pháp mới của hai nhóm tác giả trên có thể là một cách thức hữu hiệu để dò tìm tất cả các gene liên quan đến những căn bệnh ung thư gây sức tàn phá ghê gớm trên người như ung thư vú, phổi, ruột và tuyến tiền liệt.
Kỹ thuật mới này tỏ ra rất hữu hiệu do cáctransposae có thể được kiến tạo nhằm biểu hiện có chọn lọc trong một dòng tế bào đặc biệt hay ở một trạng thái phát triển nào đó, do vậy việc chuyển vị có thể chỉ diễn ra trên những dòng tế bào này hoặc tại thời điểm mong muốn. Nhiều gene đi liền với ung thư bị gián đọan chỉ trong một dạng ung thư nào đó và kỹ thuậtt SB có chọn lọc sẽ cho phép dò tìm ra các gene này. Hơn nữa, khả năng điều khiển sự biểu hiện các transposae còn cho phép hệ thống này được bật lên để tạo đột biến và sau đó tắt đi để giữ nguyên kết quả. Nó còn một điểm thuận lợi nữa là cho phép tống xuất
các transposon và do đó cho phép đột biến có thể hồi phục. Tuy nhiên, hiện nay khả năng giới hạn sự biểu hiện gene ở từng dòng tế bào mầm đặc hiệu theo mô vẫn còn là một hạn chế. Tế bào mầm đặc hiệu theo mô là những dòng tế bào mầm còn “trinh nguyên” mà sau này chúng có thể cho ra các mô đặc hiệu nào đó, và quá trình gây đột biến rất dễ xảy ra trong dòng tế bào mầm đặc hiệu mô này. Do vậy nếu hệ thống SB có thể sử dụng để nghiên cứu sự biểu hiện các gene vốn bị hạn chế trong các dòng tế bào mầm sẽ hứa hẹn nhiều khám phá thú vị.
Việc cải biến di truyền và gây đột biến bằng hệ thống SB sẽ còn được đánh giá trên các sinh vật khác ngòai chuột. Người ta mong là nó có thể dùng trên các dòng tế bào người hoặc bất kỳ sinh vật nào đóng vai trò như mô hình nghiên cứu bệnh người. Hơn nữa, nếu các yếu tố di động có thể được cải thiện để mang bất kỳ dạng DNA nào đến bất kỳ vị trí nào trong genome thì nó sẽ là công cụ đầy tiềm năng để khám phá các gene liên quan đến bệnh di truyền (tim, tiểu đường, …). Thêm một bước nữa, nó có thể trở thành một phương tiện liệu pháp gene mới cho phép hiệu chỉnh
genome quy mô lớn. Trong điều kiện mà genome của nhiều sinh vật đang được giải trình ngày càng nhiều thì việc ứng dụng hệ thống SB để gây đột biến DNA không phải là điều quá viễn vông.