Đột biến gen là sự thay đổi cố định trong chuỗi DNA, tạo ra một gen mới và làm cho cấu trúc DNA khác biệt với cấu trúc DNA của đa số cá thể. Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng từ một phần nhỏ của DNA đến một đoạn dài của nhiễm sắc thể chứa nhiều gen. Tuy nhiên, không phải tất cả các đột biến gen đều tác động đến sức khỏe và sự phát triển của một người.
Bài viết này được viết dưới sự hướng dẫn chuyên môn của các bác sỹ thuộc Trung tâm Công nghệ cao Vinmec.
1. Đột biến gen là gì và các dạng đột biến xảy ra như thế nào?
Đột biến gen là sự thay đổi vĩnh viễn trong trình tự DNA cấu thành một gen, làm cho trình tự này khác với những gì thường thấy ở phần lớn mọi người. Đột biến có thể tác động đến bất kỳ đâu, từ một khối nhỏ của DNA đơn lẻ (cặp cơ sở) đến một đoạn lớn của nhiễm sắc thể chứa nhiều gen.
Đột biến gen được chia thành hai loại chính là:
- Đột biến di truyền: Đây là loại đột biến gen được di truyền từ cha mẹ và xuất hiện trong hầu hết các tế bào của cơ thể suốt cuộc đời của một người. Những đột biến này còn được biết đến là đột biến dòng mầm, do có mặt trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của bố mẹ, hay còn gọi là tế bào mầm. Khi sự thụ tinh giữa trứng và tinh trùng xảy ra, tế bào trứng thụ tinh sẽ nhận DNA từ cả bố và mẹ. Nếu DNA có chứa đột biến, đứa trẻ được phát triển từ tế bào trứng đã thụ tinh này sẽ có đột biến trong tất cả các tế bào của bé.
- Đột biến mắc phải (soma): Xảy ra vào một thời điểm nào đó trong cuộc đời một người và chỉ tồn tại ở một số tế bào nhất định chứ không phải toàn bộ tế bào trong cơ thể. Các thay đổi này có thể do tác động từ môi trường như bức xạ tia cực tím từ mặt trời hoặc có thể xảy ra nếu có lỗi trong quá trình DNA tự sao chép khi tế bào phân chia. Đột biến gen trong tế bào soma (không phải tế bào sinh dục như tinh trùng và trứng) không thể truyền sang thế hệ kế tiếp.
Những thay đổi di truyền được gọi là đột biến de novo (mới) thuộc về tế bào sinh dục hoặc tế bào soma. Đôi khi, đột biến gen chỉ xuất hiện trong tế bào trứng hoặc tinh trùng của một cá nhân mà không có mặt ở các tế bào khác trong cơ thể người đó. Trong những trường hợp khác, đột biến có thể xảy ra trong trứng đã thụ tinh ngay sau khi trứng và tinh trùng kết hợp với nhau. Thường thì việc xác định thời điểm xảy ra đột biến de novo là rất khó khăn.
Sau khi trứng thụ tinh và bắt đầu phân chia, đột biến gen có thể xảy ra trong các tế bào đang phát triển thành phôi. Đột biến de novo có thể giải thích những rối loạn di truyền, trong đó một đứa trẻ có đột biến ở tất cả các tế bào trong cơ thể, trong khi cha mẹ không bị ảnh hưởng và không có tiền sử gia đình về chứng rối loạn này.
Sự xuất hiện của đột biến xôma trong một tế bào đang trong quá trình phát triển phôi có thể dẫn đến hiện tượng thể khảm. Những thay đổi di truyền này không có mặt trong tế bào trứng hay tinh trùng của cha mẹ, cũng không có trong trứng đã thụ tinh, mà thường xảy ra muộn hơn một chút khi phôi đã bắt đầu hình thành và chứa một số tế bào.
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, khi các tế bào phân chia, những tế bào được hình thành từ tế bào có gen bị biến đổi sẽ gặp phải đột biến gen, còn các tế bào khác thì không. Bệnh khảm có thể gây ra các vấn đề sức khỏe hoặc không gây ra vấn đề gì, tùy thuộc vào loại đột biến và số lượng tế bào bị ảnh hưởng.
Đa phần đột biến gen liên quan đến bệnh tật thường không phổ biến trong toàn dân số. Tuy nhiên, các thay đổi di truyền khác thường xuyên xảy ra hơn. Những thay đổi di truyền có tỷ lệ xuất hiện vượt qua 1% dân số được gọi là đa hình. Dạng đột biến này được coi là các biến thể bình thường trong DNA do tính có tính phổ biến.
Tính đa hình dẫn đến nhiều sự khác biệt so với bình thường, ví dụ như màu mắt, màu tóc và nhóm máu. Trong khi nhiều dạng của tính đa hình không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe, một số biến thể có thể tác động đến nguy cơ phát triển một số loại rối loạn.
2. Có những dạng đột biến nào?
Sự thay đổi trong trình tự DNA của gen có thể dẫn đến nhiều loại đột biến gen khác nhau. Những đột biến này có thể ảnh hưởng khác nhau đến sức khỏe, tùy thuộc vào vị trí xảy ra và khả năng làm thay đổi chức năng của các protein thiết yếu. Các loại đột biến gen có thể được phân loại như sau:
- Đột biến thay thế: Đây là loại đột biến gen mà một cặp bazơ DNA bị thay đổi, dẫn đến việc thay thế một axit amin bằng một axit amin khác trong protein được mã hóa bởi gen.
- Đột biến vô nghĩa: Đây là một sự thay đổi trong cặp cơ sở DNA, nhưng thay vì thay thế một axit amin này bằng một axit amin khác, sự thay đổi sớm trong trình tự DNA khiến tế bào ngừng quá trình tạo protein. Đột biến này dẫn đến một protein bị rút ngắn, có thể không hoạt động đúng cách hoặc hoàn toàn không hoạt động.
- Đột biến chèn: Đột biến này gây ra sự thay đổi trong số lượng các cơ sở DNA của gen bằng cách thêm một đoạn DNA vào chuỗi gen. Kết quả là, protein do gen mã hóa có thể không thực hiện chức năng bình thường.
- Đột biến xóa: Sự thay đổi số lượng cơ sở DNA do đột biến xóa xảy ra khi một đoạn DNA bị loại bỏ. Những đột biến xóa nhỏ có thể làm mất một hoặc vài cặp bazơ trong gen, còn những đột biến xóa lớn hơn có thể xóa toàn bộ gen hoặc một số gen lân cận. Việc DNA bị loại bỏ có thể dẫn đến sự thay đổi chức năng của (các) protein do gen đó mã hóa.
- Đột biến nhân bản: Trong quá trình nhân bản, một đoạn DNA có thể được sao chép bất thường một hoặc nhiều lần. Loại đột biến này có thể làm biến đổi chức năng của protein hình thành từ đoạn DNA đó.
- Đột biến lệch khung: Loại đột biến gen này xuất hiện khi các cơ sở DNA bị thêm vào hoặc bị mất, gây ra sự thay đổi trong khung đọc của gen. Khung đọc được chia thành các nhóm ba bazơ, mỗi nhóm mã hóa cho một axit amin. Sự thay đổi khung đọc do đột biến dẫn đến việc nhóm bazơ bị thay đổi, làm thay đổi mã cho các axit amin. Kết quả là protein được sản xuất thường không còn chức năng. Đột biến lệch khung có thể xảy ra khi chèn, xóa hoặc sao chép DNA.
- Đột biến lặp lại mở rộng: Nucleotide lặp lại là các chuỗi DNA ngắn được lặp lại nhiều lần liên tục. Ví dụ, lặp lại trinucleotide là một chuỗi bao gồm 3 cặp bazơ, còn lặp lại tetranucleotide là một chuỗi gồm 4 cặp bazơ. Một đột biến mở rộng lặp lại làm tăng số lượng lặp lại của các chuỗi DNA ngắn. Đột biến gen kiểu này có thể khiến protein được hình thành hoạt động bất thường.
3. Có phải tất cả các gen bị đột biến đều ảnh hưởng đến cơ thể?
Không phải mọi đột biến gen đều tác động đến sức khỏe và sự phát triển của cơ thể. Chỉ một phần nhỏ các đột biến gây ra các rối loạn di truyền, còn phần lớn không ảnh hưởng đến sức khỏe hoặc sự phát triển. Ví dụ, một số đột biến có thể thay đổi trình tự DNA của gen mà không làm thay đổi chức năng của protein mà gen đó mã hóa.
Các đột biến gen thường có thể dẫn đến các rối loạn di truyền, nhưng nhiều đột biến đã được một số enzyme sửa chữa trước khi ảnh hưởng đến biểu hiện của gen và dẫn đến sự thay đổi của protein. Mỗi tế bào sở hữu nhiều con đường khác nhau cho các enzyme để nhận diện và sửa chữa lỗi trong DNA. Vì DNA có thể bị hư hỏng hoặc đột biến theo nhiều cách khác nhau, việc sửa chữa DNA đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tật.
Rất ít gen bị đột biến trong tổng số đột biến có tác động tích cực. Những đột biến này dẫn đến sự xuất hiện của các phiên bản protein mới, giúp cá nhân thích nghi với các biến đổi môi trường. Ví dụ, một đột biến có lợi có thể tạo ra một loại protein bảo vệ cá thể và các thế hệ tiếp theo khỏi một chủng vi khuẩn mới.
Việc chẩn đoán các tình trạng di truyền gặp khó khăn bởi vì mã di truyền của một người có thể chứa nhiều đột biến mà không gây ra ảnh hưởng về sức khỏe. Đôi khi, những gen được cho là có liên quan đến tình trạng di truyền cụ thể có thể có đột biến, nhưng vẫn chưa biết liệu các đột biến này có thực sự góp phần vào sự phát triển của tình trạng đó hay không. Các đột biến này được gọi là biến thể chưa được xác định ý nghĩa (VOUS) hoặc (VUS).
Đôi khi, có những trường hợp không tìm thấy đột biến trong các gen nghi ngờ liên quan đến bệnh, nhưng lại phát hiện các đột biến trong các gen khác. Mặc dù, mối liên hệ của các đột biến gen này với một tình trạng di truyền cụ thể vẫn chưa được xác định. Do đó, việc xác định liệu các biến thể này có liên quan đến bệnh hay không là rất khó khăn.
4. Tình trạng này ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển như thế nào?
Mỗi tế bào cần hàng nghìn protein để thực hiện công việc của mình ở đúng nơi và đúng thời điểm. Tuy nhiên, đôi khi các đột biến gen có thể ngăn cản hoạt động bình thường của một hoặc nhiều protein này.
Khi gen bị biến đổi trong quá trình hướng dẫn sản xuất protein, đột biến có thể gây ra sự sai lệch hoặc thiếu hoàn toàn protein. Đột biến gen có thể ảnh hưởng đến một protein quan trọng trong cơ thể, dẫn đến sự phát triển không bình thường hoặc tình trạng bệnh lý. Những rối loạn do đột biến ở một hoặc nhiều gen được gọi là rối loạn di truyền.
Có những trường hợp, đột biến gen đến mức nghiêm trọng khiến phôi thai không thể sống sót để đến ngày sinh. Những sự thay đổi này xảy ra ở các gen thiết yếu cho quá trình phát triển và thường dẫn đến việc sự phát triển của phôi bị cản trở ngay từ giai đoạn đầu. Các đột biến này có ảnh hưởng nghiêm trọng và không phù hợp với sự sống.
Gen không gây ra bệnh mà chính các đột biến gen làm cho gen không thực hiện đúng chức năng mới là nguyên nhân. Khi một người có "gen xơ nang", thường chỉ đến một biến thể đột biến của gen CFTR, nguyên nhân gây bệnh xơ nang. Nhưng thực tế là tất cả mọi người, kể cả những người không mắc bệnh xơ nang, đều sở hữu một phiên bản của gen CFTR.
5. Bệnh lý có thể xảy ra khi bị đột biến gen là gì?
- Bệnh động kinh là căn bệnh di truyền nguy hiểm, thường bắt nguồn từ một đột biến điểm tại gen ti thể. Người bệnh thường gặp phải các triệu chứng như: co giật, mất kiểm soát, bất tỉnh,... do hệ thần kinh bị rối loạn.
- Bệnh bạch tạng thường phát triển do sự bất thường trong việc tạo ra và phân bố melanin, bắt nguồn từ sự đột biến của gen lặn trên nhiễm sắc thể.
Tóm lại, đột biến gen có thể ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe và sự phát triển của con người. Tuy nhiên, không phải tất cả gen đột biến đều gây hại. Hiểu rõ về tác động của đột biến gen và cách ảnh hưởng đến cơ thể là bước quan trọng để cải thiện sức khỏe và chất lượng cuộc sống.
Để đặt lịch khám tại viện, Quý khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đặt lịch trực tiếp TẠI ĐÂY. Tải và đặt lịch khám tự động trên ứng dụng MyVinmec để quản lý, theo dõi lịch và đặt hẹn mọi lúc mọi nơi ngay trên ứng dụng.
Nguồn tham khảo: medlineplus.gov
