Sự biểu hiện gen và cấu trúc nhiễm sắc chất trong quá trình kích hoạt bộ gen hợp tử

Bài viết "Sự biểu hiện gen và cấu trúc nhiễm sắc chất trong quá trình kích hoạt bộ gen hợp tử" sẽ cung cấp các thông tin tổng hợp nhất về sự phát triển giai đoạn phôi sớm với sự phân cắt và kích hoạt hoạt động của bộ gen hợp tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự biểu hiện gen và cấu trúc nhiễm sắc chất trong quá trình kích hoạt bộ gen hợp tử SỰ BIỂU HIỆN GEN VÀ CẤU TRÚC NHIỄM SẮC CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH KÍCH HOẠT BỘ GEN HỢP TỬ Hoàng Thành Chí1 1. Khoa Y Dược, Trường Đại học Thủ Dầu Một, liên hệ email: chiht@tdmu.edu.vnTÓM TẮT Sự kích hoạt bộ gen hợp tử là một quá trình phức tạp và được kiểm soát nghiêm ngặt.Cho đến nay cơ chế hoạt hoá bộ gen hợp tử vẫn còn nhiều khía cạnh mà các nhà khoa học vẫncòn phải tiến hành tìm hiểu. Nhìn chung trong giai đoạn phát triển sớm, phôi trải qua hai lầnđiều hoà vật chất di truyền chính gồm điều hoà các yếu tố phân tử từ trứng của mẹ, và giaiđoạn kích hoạt bộ gen hợp tử mới hình thành. Các đặc điểm điển hình của giai đoạn này baogồm sự tái cấu trúc chu kì tế bào, sự mất cân bằng tỷ lệ nhân và tế bào chất, các chỉ dấu biểusinh đặc hiệu. Sự hiểu biết về quá trình này có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực y học tái tạovà các vấn đề nghiên cứu liên quan. Bài tổng hợp cung cấp những thông tin chung về quá trìnhđiều hoà di truyền giai đoạn phôi sớm. Từ khóa: Kích hoạt bộ gen hợp tử, hợp tử, phôi, điều hoà biểu hiện gen1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ở động vật có vú, sự kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái là bắt nguồn cho sự hình thànhmột cá thể mới với dạng sống đầu tiên là hợp tử (Messinis và nnk, 2016). Hợp tử sẽ bắt cầu phâncắt mạnh và phân chia thành các nhóm tế bào đa chức năng, cấu trúc này gọi là phôi (Buzollo vànnk, 2010). Quan sát trên các loài động vật khác nhau, các nhà khoa học nhận thấy sự giống nhaugiữa các cá thể trong quá trình hình thành và phát triển phôi, sự khác biệt giữa các loài được bắtđầu ghi nhận trong giai đoạn hình thành các cơ quan và sự phát triển con non (Minelli, 2011;Suwińska và nnk, 2019). Quá trình này có thể chia thành các giai đoạn chính: giai đoạn phân cắthợp tử, giai đoạn phôi vị hoá và giai đoạn hình thành các cơ quan (Suwińska và Ajduk, 2019).Trong đó quá trình phân cắt hợp tử đóng vai trò bắt nguồn cho mọi hoạt động sống của phôi khicho phép thống nhất bộ gen và tổng hợp lần đầu cho các sản phẩm nội bào (Schulz và nnk, 2019).Những bất thường trong việc phân cắt hợp tử dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng thường là gâychết phôi (Burruel và nnk, 2014). Quá trình kiểm soát phân tử trong giai đoạn này là rất phức tạpvà phụ thuộc chính vào các yếu tố điều hoà biểu hiện có sẵn trong phôi khi bộ gen của phôi chưađược kích hoạt (Burruel và nnk, 2014). Việc nắm bắt được cụ thể con đường tín hiệu trong phôitiền làm tổ thì có ý nghĩa quan trọng trong khoa học và y học tái tạo. Tuy vậy, sự phức tạp vàchính xác trong lập trình của phôi đã tạo ra nhiều rào cản, thách thức các nhà khoa học trong quátrình tìm hiểu chúng. Bài tổng hợp này sẽ cung cấp các thông tin tổng hợp nhất về sự phát triểngiai đoạn phôi sớm với sự phân cắt và kích hoạt hoạt động của bộ gen hợp tử.2. HỆ THỐNG PROTEIN VÀ MRNA TRONG TẾ BÀO CHẤT PHÔI Trong quá trình phân cắt phôi bào ban đầu, bên cạnh việc cung cấp vật liệu di truyền làgiao tử đơn bội, tế bào trứng còn cung cấp nhiều thành phần then chốt khác trong quá trình hìnhthành và phát triển của hợp tử thành phôi, các thành phần này bao gồm các mRNA và các 49protein có chức năng liên quan (K. Chen và nnk, 2024). Quá trình chuyển đổi vật liệu di truyềntừ mẹ sang hợp tử (maternal-to-zygotic transition – MZT) đặc trưng bởi nhiều yếu tố nhưng cóthể chia thành hai vai trò chính: vai trò thứ nhất là điều hòa, dịch mã hệ mRNA từ tế bào trứngvà biến đổi các sản phẩm sau dịch mã; vai trò thứ hai được xem xét là quá trình kích hoạt bộgen của hợp tử (Tadros và nnk, 2009).Hình 1. Trong giai đoạn phân cắt hợp tử sớm, thể tích phôi hầu như không thay đổi, chỉ tăng số lượng tế bào Trên thực tế các mRNA mã hóa cho hầu hết các loại protein trong tế bào đều xuất hiệntrong trứng, số lượng các RNA này còn dao động tùy loài, tuy nhiên hầu hết chúng sẽ được bấthoạt và chỉ để lại một số mRNA hoạt động cụ thể (Vastenhouw và nnk, 2019). Có nhiều phươngthức tham gia vào quá trình điều hòa này bao gồm sử dụng RNA Binding Protein (RBPs),miRNA, các dấu ấn di truyền biểu sinh và sự tối ưu hóa codon dịch mã (Vastenhouw và nnk,2019). Các RBPs tham gia điều hòa bằng cách bám ức chế hoặc hoạt hóa sự hoạt động củamRNA. Điển hình là sự bám của protein YBX1 lên nhiều loại mRNA khác nhau (bao gồm cảmRNA của p53 và PCNA – tiểu phần peptide giúp giữ DNA polymerase δ lên trên mạch DNA)gây ức chế dịch mã từ đó điều hòa lượng protein được tạo ra để đảm bảo biệt hóa hợp tử đượcdiễn ra bình thường (Homer và nnk, 2005). Bên cạnh chức năng gây ức chế thì một số RBPscũng tham gia vào quá trình hoạt hóa tổng hợp protein như MSY2 giúp ổn định sự tồn tại củamRNA trong quá trình phân cắt của hợp tử ở chuột (Vastenhouw và nnk, 2019). Các miRNAtham gia như một chỉ dấu ...