tebaogoc.com.vn – Trong bài viết hôm nay chúng ta sẽ đi sâu vào “sự hao mòn telomere” – 1 trong những đặc điểm của lão hoá và ung thư bởi nguyên nhân từ sự tích tụ các tổn thương ở DNA. Sự tích tụ của tổn thương DNA theo tuổi tác dường như ảnh hưởng đến bộ gen gần như ngẫu nhiên, nhưng có một số vùng nhiễm sắc thể, chẳng hạn như telomere, đặc biệt dễ bị suy thoái liên quan đến tuổi tác ( Blackburn và cộng sự, 2006 )
Telomere là gì?
- Telomere là đoạn DNA lặp lại (TTAGGG) nằm ở đầu mút nhiễm sắc thể.
- Vai trò chính: bảo vệ gen bên trong khỏi bị mất mát trong quá trình sao chép DNA.
Telomere có thể được coi là các đoạn DNA bị đứt gãy, trở nên vô hình đối với bộ máy sửa chữa DNA thông qua sự hình thành phức hợp nucleoprotein chuyên biệt được gọi là shelterin ( Palm và de Lange, 2008 ). Điều này bổ sung thêm một đặc điểm nữa cho telomere, không chỉ telomere bị ngắn dần khi không có telomerase mà ngay cả khi có telomerase, tổn thương DNA ngoại sinh gây ra cho telomere cũng trở nên vô hình đối với bộ máy sửa chữa DNA do sự hiện diện của shelterin.
Điều quan trọng là sự ngắn lại của telomere cũng được quan sát thấy trong quá trình lão hóa bình thường ở cả người và chuột ( Blasco, 2007 ). Sự thiếu hụt telomerase ở người có liên quan đến sự phát triển sớm của các bệnh như xơ phổi, loạn sản sừng bẩm sinh và thiếu máu bất sản, liên quan đến việc mất khả năng tái tạo của các mô khác nhau ( Armanios và Blackburn, 2012 ).
Telomerase là một enzyme đặc biệt có chức năng kéo dài telomere – các đoạn DNA lặp lại ở đầu mút nhiễm sắc thể – giúp tế bào kéo dài “tuổi thọ phân bào” và duy trì ổn định bộ gen. Cơ chế hoạt động của Telomerase : hoạt động như một “máy sửa chữa đầu mút DNA”, dùng một đoạn RNA làm khuôn để gắn thêm các đơn vị lặp lại vào telomere.
Sự cạn kiệt telomere giải thích khả năng tăng sinh hạn chế của một số loại tế bào nuôi cấy trong ống nghiệm , được gọi là lão hóa sao chép hoặc giới hạn Hayflick ( Hayflick và Moorhead, 1961 ; Olovnikov, 1996 ). Thật vậy, sự biểu hiện dị vị của telomerase đủ để mang lại sự bất tử cho các tế bào vốn sẽ chết, mà không gây ra sự chuyển đổi gây ung thư ( Bodnar và cộng sự, 1998 ). Do đó, tổn thương DNA tại telomere gây ra một loại tổn thương DNA dai dẳng dẫn đến các tác động có hại cho tế bào bao gồm lão hóa và/hoặc apoptosis ( Fumagalli và cộng sự, 2012 ; Hewitt và cộng sự, 2012 ).
| Thuật ngữ | Nghĩa | Nằm ở đâu? | Vai trò |
|---|---|---|---|
| Chromosome | Nhiễm sắc thể | Nhân tế bào | Mang gen |
| Chromatid | Bản sao NST sau nhân đôi | Trong NST nhân đôi | Chuẩn bị phân chia |
| Centromere | Tâm động (nối 2 chromatids) | Giữa NST | Nơi gắn thoi phân bào |
| Short Arm | Nhánh ngắn của NST | Phía trên centromere | Mang gen |
| Long Arm | Nhánh dài của NST | Phía dưới centromere | Mang gen |
| Telomere | Đầu mút NST | 2 đầu p và q arm | Bảo vệ NST |
| Centrosome | Trung thể | Tế bào chất | Điều khiển phân bào |
Sự hao mòn telomere (telomere shortening) là quá trình mà các đoạn telomere – “nắp bảo vệ” ở đầu mút nhiễm sắc thể – bị ngắn dần mỗi khi tế bào phân chia. Đây là một phần tự nhiên của quá trình lão hóa tế bào và liên quan đến bệnh tật, tuổi tác, và tuổi thọ sinh học. Mỗi lần tế bào phân chia:
- DNA được sao chép, nhưng men DNA polymerase không thể sao chép toàn bộ đầu cuối sợi DNA (hiện tượng gọi là “end replication problem”).
- Kết quả: telomere ngắn dần sau mỗi lần phân bào.
Khi telomere ngắn đến mức không còn bảo vệ được nữa:
- Tế bào ngừng phân chia → lão hóa tế bào (senescence).
- Hoặc bị tự hủy (apoptosis).
- Trong một số trường hợp bất thường: tế bào tiếp tục phân chia dù telomere quá ngắn → nguy cơ ung thư.
Yếu tố làm telomere hao mòn nhanh hơn:
- Stress oxy hóa
- Viêm mãn tính
- Chế độ ăn thiếu dinh dưỡng
- Thiếu ngủ, căng thẳng kéo dài
- Hút thuốc, rượu
- Một số bệnh lý mạn tính
Telomere giống như nút thắt ở đầu sợi dây thừng (nhiễm sắc thể). Khi nút bị lỏng ra (sự mở mũ telomere), đầu dây tưa ra → hệ thống báo động kích hoạt vì tưởng dây bị đứt. Trong tế bào: báo động = dừng phân bào hoặc tự hủy.
Sự mở mũ telomere nghiêm trọng có thể là kết quả của sự thiếu hụt các thành phần shelterin ( Palm và de Lange, 2008 ). Đột biến Shelterin đã được tìm thấy trong một số trường hợp thiếu máu bất sản và loạn sản sừng bẩm sinh ( Savage và cộng sự, 2008 ; Walne và cộng sự, 2008 ; Zhong và cộng sự, 2011 ). Nhiều mô hình mất chức năng khác nhau đối với các thành phần shelterin được đặc trưng bởi sự suy giảm nhanh chóng khả năng tái tạo của các mô và lão hóa nhanh, một hiện tượng xảy ra ngay cả khi có các telomere có chiều dài bình thường ( Martinez và Blasco, 2010 ).
Nguồn tham khảo : Pubmed – Thư viện Quốc gia Hoa Kỳ
