Language
Country/Area
No result found
Hành trình tiến hóa của sự hợp nhất gen: Nó có ý nghĩa gì đối với sự đa dạng của sự sống?
Trong di truyền học, khái niệm gen hợp nhất đề cập đến gen lai được hình thành bởi hai gen độc lập, có thể xảy ra thông qua chuyển đoạn nhiễm sắc thể hoặc các đột biến di truyền khác. Khi nghiên cứu sâu hơn về gen tổng hợp, chúng ta dần nhận ra tầm quan trọng của những gen này trong quá trình hình thành và chẩn đoán khối u, đặc biệt là khi chúng phổ biến trong nhiều bệnh về khối u ở người.
Gen hợp nhất là đặc điểm đặc trưng của bệnh ung thư và cung cấp cơ sở quan trọng cho chẩn đoán và tiên lượng.
Lịch sử của gen hợp nhất
Các nhà khoa học lần đầu tiên mô tả sự hiện diện của gen hợp nhất trong tế bào ung thư vào những năm 1980. Phát hiện này bắt đầu vào năm 1960 khi Peter Nowell và David Hungerford tìm thấy một nhiễm sắc thể bất thường nhỏ ở những bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu tủy mãn tính ở Philadelphia, một phát hiện sau này được đặt tên là "nhiễm sắc thể Philadelphia". Năm 1973, Janet Rowley xác nhận thêm rằng bất thường về nhiễm sắc thể này là do sự chuyển đoạn của nhiễm sắc thể số 9 và số 22.
Khoảng năm 1985, các nhà khoa học đã xác định được gen hợp nhất BCR::ABL1 tương ứng với nhiễm sắc thể Philadelphia, có thể gây ra bệnh bạch cầu tủy mãn tính.
Gen gây ung thư và sự hình thành khối u
Hơn 30 năm nghiên cứu đã xác nhận rằng gen tổng hợp đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành khối u. Những gen này thường sản sinh ra các protein bất thường hoạt động mạnh hơn các gen không hợp nhất và thúc đẩy hình thành khối u. Các oncogen này bao gồm BCR-ABL, TEL-AML1, AML1-ETO, v.v. TMPRSS2-ERG thường gặp ở ung thư tuyến tiền liệt và sản phẩm hợp nhất của nó điều chỉnh sự phát triển của ung thư bằng cách ức chế biểu hiện thụ thể androgen.
Sự hiện diện của gen tổng hợp có thể cho phép các sản phẩm gen có chức năng mới hoặc gây ra những thay đổi khối u thông qua các tác nhân thúc đẩy mạnh.
Ứng dụng chẩn đoán
Trong chẩn đoán ung thư, một số bất thường về nhiễm sắc thể và các gen hợp nhất kết quả được sử dụng rộng rãi. Các phương pháp thường được sử dụng bao gồm phân tích dải nhiễm sắc thể, FISH và phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược (RT-PCR). Tuy nhiên, những cách tiếp cận này vẫn còn hạn chế khi phải đối mặt với sự phức tạp của bộ gen ung thư. Trong những năm gần đây, sự phát triển của giải trình tự thông lượng cao và mảng DNA tùy chỉnh đã giúp tạo ra các phương pháp phát hiện hiệu quả hơn.
Ý nghĩa tiến hóa của sự hợp nhất gen
Sự hợp nhất gen đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa cấu trúc gen, đặc biệt là khi nó xảy ra trong trình tự mã hóa. Sự nhân đôi, sự đa dạng trình tự và sự tái tổ hợp là những động lực chính của quá trình tiến hóa di truyền. Sự hợp nhất gen có thể gây ra sự điều hòa biểu hiện gen mới trong các trình tự không mã hóa, trong khi ở các trình tự mã hóa, nó có thể tạo ra các gen chức năng mới và làm tăng sự xuất hiện của các mô-đun polypeptide trong protein đa miền.
Các phương pháp phát hiện sự kiện hợp nhất gen trên quy mô lớn cung cấp những hiểu biết có giá trị về kiến trúc đa mô-đun của protein.
Sinh tổng hợp tinh khiết trong môi trường
Ở các sinh vật sống, adenine và guanine là một trong bốn gen mã hóa thông tin của mã di truyền. Con đường sinh tổng hợp purine của các loài khác nhau tương tự nhau nhưng không giống hệt nhau. Con đường sinh tổng hợp purine của vi khuẩn thường liên quan đến sự hợp nhất gen, do đó nhiều enzyme được mã hóa bởi một gen duy nhất. Sinh vật nhân chuẩn không chỉ biểu hiện sự hợp nhất gen phổ biến ở vi khuẩn mà còn có thể sử dụng sự hợp nhất mới để tăng cường luồng trao đổi chất.
Ứng dụng nghiên cứu
Các nhà sinh vật học cũng cố tình tạo ra gen tổng hợp để dễ nghiên cứu. Sự kết hợp của gen báo cáo với các yếu tố điều hòa của gen quan tâm có thể được sử dụng để nghiên cứu biểu hiện gen, định lượng mức độ hoạt động của gen được điều hòa, xác định các vị trí điều hòa và thậm chí kiểm soát sự biểu hiện của gen mong muốn trong các tế bào cụ thể. Ví dụ, người ta có thể tạo ra gen tổng hợp với protein huỳnh quang xanh để quan sát sự phân bố của protein mục tiêu trong tế bào.
Việc phát hiện ra gen tổng hợp không chỉ là một tiến bộ sinh học mà cách chúng định hình nên sự đa dạng và phức tạp của sự sống vẫn là một câu hỏi đáng để khám phá.
