Nghiên cứu cấu trúc protein cytochrome P450C21 (cyp21a2) ở đột biến trên người bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinh

Bài viết này nghiên cứu sử dụng phần mềm tin sinh học để phân tích cấu trúc không gian 3D protein nhằm hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của đột biến điểm lên cấu trúc và chức năng của CYP21A2. Kết quả góp phần cho hướng nghiên cứu đột biến ảnh hưởng cấu trúc 3D protein liên quan tới người bệnh có biểu hiện TSTTBS.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cấu trúc protein cytochrome P450C21 (cyp21a2) ở đột biến trên người bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinhTẠP CHÍ Y - DƯỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ CHUYÊN ĐỀ KC.10 NĂM 2012NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PROTEIN CYTOCHROME P450C21(CYP21A2) Ở ĐỘT BIẾN TRÊN NGƢỜI BỆNH TĂNG SẢNTHƢỢNG THẬN BẨM SINHLê Bắc Việt*; Nguyễn Kim Thoa*; Nguyễn Huy Hoàng*TÓM TẮTCytochrome P450c21 (CYP21A2) là một loại enzym thiết yếu tham gia vào quá trình sinh tổng hợpsteroid hormon tuyến thượng thận. Suy giảm hoạt tính CYP21A2 (21-hydroxylase) dẫn đến hiện tượngtích lũy các tiền chất trung gian, từ đó gây bệnh tăng sản thượng thận bẩm sinh (TSTTBS). Hơn 90%trường hợp mắc TSTTBS là do đột biến trên gen CYP21A2. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụngphần mềm tin sinh học để phân tích cấu trúc không gian 3D protein nhằm hiểu rõ hơn về ảnh hưởngcủa đột biến điểm lên cấu trúc và chức năng của CYP21A2. Kết quả góp phần cho hướng nghiên cứuđột biến ảnh hưởng cấu trúc 3D protein liên quan tới người bệnh có biểu hiện TSTTBS.* Từ khóa: Tăng sản thượng thận bẩm sinh; Protein cytochrome P450C21; Cấu trúc.MODELING STRUCTURE INVESTIGATION OF CYTOCHROMEP450C21 (CYP21A2) PROTEIN IN MISSENSE MUTATIONS ONCONGENITAL ADRENAL HYPERPLASIA PATIENTSSummaryCytochrome P450c21 (CYP21A2) is an essential enzyme participating in biosynthesis pathwayof adrenal gland steroid hormone. 21-hydroxylase deficiency leads to accumulating intermediateprecursors, which causes congenital adrenal hyperplasia (TSTTBS) disease. More than 90% casesof TSTTBS originate in CYP21A2 mutations. In this study, we utilized bioinformatic softwares toanalyze modelling of three-dimension (3D) structures of CYP21A2 protein in order to understandmuch more about effects of missense mutations on functional structure of the CYP21A2. Theobtained results will contribute in investigation trend of mutation affecting on protein 3D structurerelating with patients who have signs of congenital adrenal hyperplasia.* Key words: Congenital adrenal hyperplasia; Cytochrome P450C21 (CYP21A2) protein; Structure.ĐẶT VẤN ĐỀTuyến thượng thận tiết ra 3 loại steroidhormon đó là mineralocorticoid, glucocorticoidvà androgen. Chúng có vai trò cân bằng nước,muối, từ đó điều tiết chuyển hóa protein,carbonhydrate, lipid và liên quan đến biệt hóagiới tính. CYP21A2 đóng một vai trò quan trọngtrong quá trình chuyển hóa steroid hormontuyến thượng thận cùng với 5 loại enzymthiết yếu khác là CYP11A1, CYP17, CYP11B1,CYP11B2 và 3β-hydroxylase. Gen CYP21A2* Viện Khoa học và Công nghệ Việt NamChịu trách nhiệm nội dung khoa học: PGS. TS. Trần Văn Khoa13TẠP CHÍ Y - DƯỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ CHUYÊN ĐỀ KC.10 NĂM 2012nằm trên nhiễm sắc thể 6q21, gồm 10 exonmã hóa cho 21-hydroxylase có tác dụng xúctác cho phản ứng chuyển hóa progesteronevà 17-hydroxyprogesterone lần lượt thành11-deoxycorticosterone và 11-deoxycortisol,với sản phẩm cuối cùng là mineralocorticoidvà glucocorticoid. Thiếu hụt 21-hydroxylasesẽ dẫn đến hiện tượng các tiền chất khôngđược chuyển hóa hoặc chuyển hóa khônghoàn toàn, dẫn đến ứ đọng lại khiến lượngglucocortticoid và mineralocorticoid khôngđược tạo thành hoặc thấp hơn so với bìnhthường, khi đó lượng androgen tăng caogây ra TSTTBS. TSTTBS là một bệnh ditruyền, bao gồm một nhóm các rối loạn t×nhtrạng lặn trong quá trình sinh tổng hợp steroidhormon tuyến thượng thận. Trong chủngtộc người Tây Âu, 90 - 95% các trường hợpmắc TSTTBS có nguyên nhân bắt nguồn từthiếu hụt 21-hydroxylase do đột biến trêngen CYP21A2 làm suy giảm hoặc làm mấthoạt tính enzym [1]. Các nghiên cứu về cấutrúc protein của cytochrome P450 đầu tiêntừ vi khuẩn như CYP119 từ Sulfolobussolphataricus và CYP51 ở Mycobacteriumtuberculosis [2], tiếp theo nghiên cứu ởđộng thực vật và người như CYP11B1 vàCYP11B2 ở người [3].Các phát hiện đột biến trên gen CYP21ở người bệnh TSTTBS đã được nghiên cứunhiều. Tuy nhiên, nghiên cứu về cấu trúc 3Dcủa đột biến này vẫn còn hạn chế. Chính vìvậy, chúng tôi đưa ra mô hình mô phỏngcấu trúc không gian 3D của CYP21A2 vàảnh hưởng của đột biến điểm tới cấu trúcvà chức năng của CYP21A2.NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU1. Nguyên liệu nghiên cứu.Chuỗi trình tự amino axÝt của 21-hydroxylaseđược lấy trực tiếp về từ website http://www.ensembl.org.và.http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do. Tiến hành nghiên cứu các trình tựamino axit CYP21A2 của người và bò (PDBid 3QZ1) [4].Đầu tiên, trình tự amino axÝt của CYP2B4từ thỏ (PDB id 1SU0) được sử dụng làmkhuôn mẫu cho việc xây dựng mô hình khônggian 3D CYP21A2 ở người [5]. Thêm vào đó,tiến hành phân tích những vùng bảo thủ vànhận biết cơ chất của P450 dựa trên trìnhtự của 2 loại P450 ở người đã được côngbố từ trước là CYP2C8 và CYP2C9 (PDB id1PQ2 và 1OG5). CYP17 cũng được sử dụngso sánh với lý do P450 này đã được nghiêncứu vÒ liên kết giữa cấu trúc và chức năng.2. Phương pháp nghiên cứu.Để tiến hành so sánh, trình tự amino axitcủa loại P450 đã nêu ở trên được đưa ...