Luận văn thạc sĩ: Xác định tần suất đột biến điểm vùng D-Loop trong hệ gen ty thể ở người Việt Nam

Luận văn thạc sĩ phân tích tần suất đột biến điểm vùng D-loop trong hệ gen ty thể ở người Việt Nam, cung cấp cái nhìn sâu sắc về di truyền học.

• Tác giả: Nguyễn Thùy Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Quang Huấn
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu tần suất đột biến vùng D-Loop trong gen ty thể người Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về ty thể
• 1.2. Cấu tạo ty thể
• 1.3. Chức năng của ty thể
• 1.4. Đặc điểm của ADN ty thể người và ứng dụng trong nghiên cứu
• 1.5. Đa hình nucleotit đơn là gì?
• 1.6. Ứng dụng và tầm quan trọng
• 1.7. Đột biến ty thể và bệnh ty thể
• 1.8. Đột biến ty thể trong vùng D – Loop
• 1.9. Đột biến ty thể nằm ngoài vùng D – Loop
• 1.10. Đột biến điểm
• 1.11. Mất đoạn ADN ty thể
• 1.12. Thay đổi số bản sao ADN ty thể
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp lấy mẫu
• 2.2. Trang thiết bị

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tần suất đột biến vùng D Loop trong gen ty thể

Nghiên cứu tần suất đột biến vùng D-Loop trong gen ty thể người Việt Nam là một lĩnh vực quan trọng trong di truyền học. Vùng D-Loop chứa nhiều thông tin di truyền có giá trị, đặc biệt là trong việc xác định các đặc điểm di truyền của người Việt Nam. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về di truyền học mà còn có thể hỗ trợ trong việc phát hiện và điều trị các bệnh di truyền.

1.1. Vùng D Loop và vai trò của nó trong gen ty thể

Vùng D-Loop là một phần quan trọng trong ADN ty thể, có chiều dài khoảng 1.1 kb. Nó chứa các trình tự điều khiển cho quá trình nhân đôi và phiên mã của ADN ty thể. Các vùng siêu biến trong D-Loop có tần suất đột biến cao, điều này làm cho nó trở thành một mục tiêu nghiên cứu hấp dẫn trong di truyền học.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu tần suất đột biến

Nghiên cứu tần suất đột biến trong vùng D-Loop giúp xác định các SNP đặc trưng của người Việt Nam. Điều này có thể cung cấp thông tin quý giá về sự đa dạng di truyền và các bệnh di truyền phổ biến trong cộng đồng.

II. Các thách thức trong nghiên cứu tần suất đột biến gen ty thể

Mặc dù nghiên cứu tần suất đột biến gen ty thể mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong việc thu thập mẫu, phân tích dữ liệu và xác định các SNP có thể gây khó khăn cho các nhà nghiên cứu.

2.1. Độ chính xác trong thu thập mẫu

Việc thu thập mẫu ADN từ các cá nhân cần phải được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ chính xác. Mẫu phải được lấy từ những người không có quan hệ huyết thống để tránh sai lệch trong kết quả nghiên cứu.

2.2. Phân tích dữ liệu và xác định SNP

Phân tích dữ liệu gen ty thể đòi hỏi các phương pháp tiên tiến và phần mềm chuyên dụng. Việc xác định các SNP trong vùng D-Loop cần phải được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo kết quả nghiên cứu có giá trị.

III. Phương pháp nghiên cứu tần suất đột biến vùng D Loop

Phương pháp nghiên cứu tần suất đột biến vùng D-Loop bao gồm việc tách chiết ADN, giải trình tự gen và phân tích dữ liệu. Các bước này cần được thực hiện theo quy trình nghiêm ngặt để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

3.1. Tách chiết ADN từ mẫu sinh phẩm

Mẫu sinh phẩm được sử dụng để tách chiết ADN thường là móng tay hoặc móng chân. Quy trình tách chiết cần được thực hiện trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm bẩn.

3.2. Giải trình tự gen vùng D Loop

Giải trình tự gen là bước quan trọng để xác định các đột biến trong vùng D-Loop. Phương pháp này sử dụng các công nghệ hiện đại để đảm bảo độ chính xác cao trong việc xác định trình tự ADN.

IV. Kết quả nghiên cứu tần suất đột biến vùng D Loop

Kết quả nghiên cứu cho thấy tần suất đột biến trong vùng D-Loop ở người Việt Nam có sự khác biệt đáng kể so với các dân tộc khác. Những phát hiện này có thể giúp hiểu rõ hơn về di truyền học và các bệnh liên quan đến gen ty thể.

4.1. Tần suất đột biến và các SNP đặc trưng

Nghiên cứu đã xác định được nhiều SNP đặc trưng trong vùng D-Loop, cho thấy sự đa dạng di truyền của người Việt Nam. Những SNP này có thể liên quan đến các bệnh di truyền phổ biến trong cộng đồng.

4.2. Ứng dụng của kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong y học cá nhân hóa, giúp phát hiện sớm và điều trị các bệnh di truyền. Điều này có thể cải thiện chất lượng cuộc sống cho nhiều người.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tần suất đột biến vùng D-Loop trong gen ty thể người Việt Nam mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực di truyền học. Những phát hiện từ nghiên cứu này có thể giúp cải thiện hiểu biết về di truyền và các bệnh liên quan.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu tần suất đột biến sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về di truyền học và các bệnh di truyền. Điều này có thể dẫn đến những phát hiện mới trong y học.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc xác định mối liên hệ giữa các SNP trong vùng D-Loop và các bệnh di truyền cụ thể, từ đó phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, nghiên cứu về ADN ty thể (ADN mtDNA) đã trở thành một lĩnh vực trọng điểm trong sinh học phân tử và y học, đặc biệt trong việc xác định các đột biến liên quan đến bệnh lý và tiến hóa di truyền. Hệ gen ty thể người có kích thước khoảng 16.569 bp, với vùng D-Loop dài khoảng 1.100 bp là vùng điều khiển quan trọng chứa nhiều điểm đột biến với tần suất cao. Theo ước tính, các đa hình nucleotit đơn (SNPs) chiếm hơn 80% sự khác biệt di truyền giữa các cá thể người, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu y học cá nhân, bệnh lý và tiến hóa.

Luận văn tập trung nghiên cứu tần suất đột biến điểm trong vùng D-Loop của hệ gen ty thể người Việt Nam, với mục tiêu lập danh sách các SNP đặc trưng cho dân tộc này. Nghiên cứu sử dụng mẫu móng tay từ 200 người khỏe mạnh không có quan hệ huyết thống, tiến hành tách chiết ADN, nhân đoạn gen vùng D-Loop (~1000 bp) bằng PCR, giải trình tự theo phương pháp Sanger và phân tích đột biến so với trình tự tham chiếu sửa đổi (rCRS). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ đặc điểm di truyền của người Việt, hỗ trợ nghiên cứu tiến hóa, phát hiện sớm các bệnh liên quan đến đột biến ty thể và phát triển y học cá nhân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Di truyền học ty thể: Ty thể là bào quan có hệ gen riêng biệt, di truyền theo dòng mẹ, chứa 37 gen mã hóa cho các protein, tRNA và rRNA. Vùng D-Loop là vùng điều khiển phiên mã và nhân đôi ADN ty thể, chứa các vùng siêu biến HV1, HV2, HV3 với tần suất đột biến cao.
• Đa hình nucleotit đơn (SNPs): Là biến thể trình tự ADN tại một vị trí nucleotide duy nhất, có thể ảnh hưởng đến biểu hiện gen, chức năng protein hoặc không gây hại. SNPs được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu y học, hình sự và tiến hóa.
• Mô hình phân tích đột biến: So sánh trình tự gen mẫu với trình tự tham chiếu rCRS để xác định các vị trí SNP, sử dụng phần mềm tin sinh học như NovoSNP, BLAST, GeneMarker để phát hiện và đánh giá độ tin cậy của các đột biến.

Các khái niệm chính bao gồm: ADN ty thể, vùng D-Loop, SNP, PCR, giải trình tự Sanger, phần mềm phân tích đột biến.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu sinh phẩm gồm 200 mẫu móng tay/móng chân của người Việt Nam khỏe mạnh, không có quan hệ huyết thống, thu thập tại Hà Nội năm 2015.
• Tách chiết ADN: Sử dụng phương pháp Phenol: Chloroform từ mẫu móng tay, kiểm tra nồng độ và độ tinh sạch bằng quang phổ kế (tỷ lệ OD260/OD280 > 1,8).
• Nhân đoạn gen vùng D-Loop: Phản ứng PCR với cặp mồi đặc hiệu (Primer forward: 5’-cac cattagcacc caaagct-3’, Primer reverse: 5’-ctgttaaaagtgcataccgcca-3’), sản phẩm ~1000 bp, chu trình nhiệt tối ưu gồm 30 chu kỳ biến tính, bắt cặp và kéo dài.
• Giải trình tự ADN: Phương pháp Sanger trên máy ABI Prism 3100 Avant, sử dụng phần mềm BioEdit và GeneDoc để kiểm tra chất lượng dữ liệu và hiệu chỉnh thủ công.
• Phân tích đột biến: So sánh trình tự với rCRS bằng BLAST, xác định SNPs bằng phần mềm NovoSNP, đánh giá độ tin cậy qua các chỉ số Score và Fscore, lập bản đồ Venn so sánh SNPs với dữ liệu trên Ngân hàng Gen.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và tách chiết ADN trong 3 tháng đầu, nhân đoạn gen và giải trình tự trong 4 tháng tiếp theo, phân tích dữ liệu và báo cáo kết quả trong 2 tháng cuối năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tách chiết ADN thành công: 200 mẫu móng tay cho kết quả ADN tinh sạch, nồng độ phù hợp (tỷ lệ OD260/OD280 > 1,8), đảm bảo chất lượng cho phản ứng PCR.
2. Nhân đoạn gen vùng D-Loop hiệu quả: Sản phẩm PCR có kích thước ~1000 bp, băng rõ nét trên gel agarose 1%, phù hợp với kích thước mong đợi.
3. Phát hiện 44 vị trí SNP trong vùng HV1 của D-Loop: Qua phân tích bằng NovoSNP, xác định 44 vị trí đa hình từ nucleotide 16194 đến 16359 trong nhóm người Việt Nam.
4. So sánh với dữ liệu quốc tế: Có 33 SNP trùng với danh sách SNPs công bố trên Ngân hàng Gen, đồng thời phát hiện 11 SNP đặc trưng riêng cho người Việt Nam, trong đó một số SNP liên quan đến các bệnh ty thể như ung thư bàng quang (vị trí 16194), bệnh Huntington (vị trí 16195), hội chứng đột tử ở trẻ (vị trí 16312).
5. Phần trăm đa hình SNP đặc trưng: Một số SNP có tần suất xuất hiện cao trong mẫu, ví dụ SNP tại vị trí 16194 có giá trị Score 66 và Fscore 51, cho thấy mức độ đa hình cao và độ tin cậy lớn.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy vùng D-Loop, đặc biệt là vùng HV1, là khu vực có tần suất đột biến cao, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về hotspot đột biến trong hệ gen ty thể. Việc phát hiện 11 SNP đặc trưng ở người Việt Nam góp phần làm rõ đặc điểm di truyền riêng biệt của dân tộc này, có thể liên quan đến các bệnh di truyền ty thể phổ biến. So sánh với các nghiên cứu trước đây, tần suất SNPs và các vị trí đột biến tương đồng với các báo cáo về ung thư và bệnh Huntington, khẳng định vai trò quan trọng của vùng D-Loop trong nghiên cứu y học phân tử.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ bản đồ Venn thể hiện sự giao thoa và khác biệt SNPs giữa người Việt Nam và dữ liệu quốc tế, bảng thống kê tần suất SNPs đặc trưng, và biểu đồ phần trăm đa hình SNPs trong mẫu nghiên cứu. Những phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu mở rộng sang các vùng HV2, HV3 và vùng mã hóa của ADN ty thể để có cái nhìn toàn diện hơn về đột biến ty thể ở người Việt.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng nghiên cứu vùng D-Loop: Tiến hành khảo sát thêm các vùng HV2, HV3 trong vùng D-Loop để phát hiện thêm các điểm đột biến tiềm năng, nâng cao độ bao phủ dữ liệu SNPs đặc trưng. Thời gian thực hiện: 12 tháng, chủ thể: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật.
2. Nâng cao kích thước mẫu nghiên cứu: Thu thập thêm mẫu từ các vùng địa lý khác nhau của Việt Nam để tăng tính đại diện và phát hiện đa hình mới, mục tiêu đạt ít nhất 500 mẫu trong 18 tháng.
3. Phân tích liên quan SNP và bệnh lý: Thực hiện các nghiên cứu liên kết SNPs đặc trưng với các bệnh ty thể phổ biến như ung thư, bệnh Huntington, hội chứng đột tử ở trẻ để phát triển các chỉ thị sinh học phục vụ chẩn đoán sớm. Thời gian: 24 tháng, phối hợp với các bệnh viện chuyên khoa.
4. Ứng dụng trong y học cá nhân: Xây dựng cơ sở dữ liệu SNPs đặc trưng người Việt để hỗ trợ phát triển y học cá nhân hóa, đặc biệt trong điều trị các bệnh liên quan đến đột biến ty thể. Chủ thể thực hiện: Trung tâm nghiên cứu di truyền y học, trong 36 tháng.
5. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật tách chiết ADN, PCR, giải trình tự và phân tích SNP cho các nhà nghiên cứu trẻ nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu trong nước. Thời gian: 6 tháng, chủ thể: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu di truyền học và sinh học phân tử: Sử dụng dữ liệu SNPs đặc trưng để phát triển các nghiên cứu về tiến hóa, đa dạng di truyền và bệnh lý liên quan đến ty thể.
2. Bác sĩ và chuyên gia y học phân tử: Áp dụng kết quả nghiên cứu trong chẩn đoán và điều trị các bệnh liên quan đến đột biến ty thể, đặc biệt trong ung thư và bệnh di truyền.
3. Sinh viên và học viên cao học ngành sinh học, y học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật PCR, giải trình tự và phân tích SNP để nâng cao kiến thức và kỹ năng thực hành.
4. Các tổ chức nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học: Dựa trên kết quả để phát triển các sản phẩm chẩn đoán gen, thuốc cá nhân hóa và các ứng dụng y sinh khác.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn vùng D-Loop để nghiên cứu đột biến?
   Vùng D-Loop là vùng điều khiển nhân đôi và phiên mã của ADN ty thể, chứa nhiều vùng siêu biến với tần suất đột biến cao, giúp phát hiện đa hình di truyền và liên quan đến bệnh lý hiệu quả.

2. Phương pháp tách chiết ADN từ móng tay có ưu điểm gì?
   Móng tay là nguồn mẫu dễ thu thập, ít gây đau đớn, ADN trong móng tay có độ bền cao, phù hợp cho các nghiên cứu di truyền phân tử, đặc biệt khi mẫu máu khó lấy hoặc không khả thi.

3. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng dữ liệu giải trình tự?
   Sử dụng phần mềm BioEdit kiểm tra tín hiệu, loại bỏ hoặc hiệu chỉnh các đoạn nhiễu, đồng thời kiểm tra thủ công biểu đồ tín hiệu để đảm bảo độ chính xác của trình tự.

4. SNPs đặc trưng của người Việt Nam có ý nghĩa gì trong y học?
   Các SNPs này giúp xác định đặc điểm di truyền riêng biệt, hỗ trợ phát hiện sớm các bệnh ty thể, ung thư và các bệnh di truyền khác, từ đó phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị cá nhân hóa.

5. Có thể mở rộng nghiên cứu sang các vùng gen khác không?
   Có, vùng HV2, HV3 trong D-Loop và các vùng mã hóa của ADN ty thể cũng chứa nhiều điểm đột biến quan trọng, nghiên cứu mở rộng sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về đột biến ty thể.

Kết luận

• Đã tách chiết thành công ADN tổng số từ 200 mẫu móng tay người Việt Nam với độ tinh sạch cao, phù hợp cho nghiên cứu phân tử.
• Nhân đoạn gen vùng D-Loop (~1000 bp) bằng PCR và giải trình tự theo phương pháp Sanger đạt hiệu quả cao, sản phẩm đặc hiệu rõ nét.
• Phát hiện 44 SNP trong vùng HV1 của D-Loop, trong đó 11 SNP đặc trưng riêng cho người Việt Nam, một số liên quan đến các bệnh ty thể phổ biến.
• Kết quả góp phần làm rõ đặc điểm di truyền ty thể của người Việt, hỗ trợ nghiên cứu tiến hóa và y học cá nhân.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu vùng D-Loop, tăng kích thước mẫu và phân tích liên quan SNP với bệnh lý để phát triển ứng dụng y học trong tương lai.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và tổ chức y tế áp dụng kết quả này trong nghiên cứu sâu hơn và phát triển các công cụ chẩn đoán, điều trị dựa trên đặc điểm di truyền của người Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về ty thể Ty thể (Mitochondrion) là bào quan có thể tìm thấy trong gần như tất cả các tế bào có nhân. Số lượng của ty thể trong mỗi tế bào ở mỗi loài là khác nhau. Ty thể là trung tâm hô hấp của tế bào, là nơi sản sinh ra ATP một dạng năng lượng có thể sử dụng cho các phản ứng của tế bào.

Không có ty thể các tế bào sẽ phải dựa vào quá trình đường phân kỵ khí để cung cấp tất cả adenosin triphotphat (ATP) cho hoạt động của mình. Ty thể có hệ gen độc lập nên có khả năng tự sinh sản bằng cách phân đôi ty thể mẹ để sinh ra các ty thể con (Alberts B, Johnson A, Lewis J và cộng sự. Ty thể (Thepsychguru. Cấu tạo và chức năng của ty thể 1.

Cấu tạo Ty thể là bào quan có hình tròn hoặc hình trụ dài, có kích thước đường kính 0. Ty thể có cấu trúc màng kép bao gồm màng ngoài (outer membrane) và màng trong (inner membrane). Màng ngoài chứa các protein tạp kênh lớn (gọi là porin) và cho phép tất cả các phân tử nhỏ hơn 5kDa thấm qua được. Màng trong được cuộn gấp rất phức tạp tạo thành các cấu trúc gọi là mào hoặc răng lược (cristate).

Khác với màng ngoài, màng trong chỉ thấm chọn lọc một số ion. Vùng bề mặt khá lớn của màng trong ty thể (intermembrane space) chứa các enzym tham gia vào quá trình oxy hóa - photphoryl hóa và tổng hợp ATP. Phần chất nền (matrix space) của ty thể chứa các enzym cần thiết cho sự oxy hóa pyruvat và các axit béo, các enzym tham gia vào chu trình axit tricacboxylic (ATC) (Cooper. Khoang nền cũng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] chứa nhiều bản sao của ADN ty thể, các ribosome của ty thể, RNA vận chuyển (tRNA) và nhiều loại enzym cần thiết cho phiên mã và dịch mã của các gen ty thể.

Cấu trúc ty thể (hallcpbio. Chức năng của ty thể Ty thể là trung tâm giải phóng và chuyển hóa năng lượng của tế bào (photphoryl hóa – oxy hóa). Phần lớn năng lượng được tích lũy trong các nguyên liệu hữu cơ được giải phóng và chuyển thành dạng ATP sử dụng trong pha phân giải hiếu khí diễn ra ở ty thể. Vì vậy ty thể được xem là “nhà máy năng lượng” của tế bào (Dahout, Gonzalez.

Trong mỗi tế bào số lượng ty thể dao động từ 50 – 1. Các tế bào hoạt động mạnh như tế bào cơ và tế bào gan có số lượng lớn ty thể. Ở nơi tế bào hoạt động nhiều thì số vách ngăn lại tăng lên, ứng với số enzym tăng lên. Bên trong tế bào ty thể phân bố ở nơi cần dùng nhiều năng lượng.

Ví dụ trong tế bào gan, ty thể nằm chèn mạng lưới nội chất hạt nơi cần nhiều năng lượng cho tổng hợp protein. Tổng hợp năng lượng trong ty thể thông qua quá trình đường phân. Chỉ một phần rất nhỏ năng lượng dự trữ của gluco được chuyển hóa (2ATP). Sự chuyển hóa cacbohydrat được hoàn tất khi sản phẩm của quá trình đường phân (pyruvat) được chuyển vào trong ty thể và bị oxy hóa từ O2 thành CO2, nước và 36 ATP.

Các protein liên quan trong quá trình oxy hóa – photphoryl hóa đều định vị ở màng trong ty thể, bao gồm các thành phần trong chuỗi truyền điện tử (phức hệ 1 đến 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4), enzym F0F1 ATP synthase. Quá trình truyền điện tử và tổng hợp ATP được tóm tắt ở hình 1. Sơ đồ tổng hợp ATP trong ty thể Ty thể còn có khả năng tổng hợp các chất: photpholipit, axit béo và đặc biệt là protein (protein cấu trúc và các enzym). ADN trong ty thể chịu trách nhiệm tổng hợp phần protein ty thể.

Ty thể có khả năng di truyền độc lập đối với nhân. Tuy nhiên vẫn có sự phối hợp giữa nhân, cơ chất của tế bào chất với cơ chất của ty thể trong quá trình biểu hiện của gen (phiên mã và tổng hợp protein). Đặc điểm của ADN ty thể người và ứng dụng trong nghiên cứu Ty thể đóng vai trò quan trọng đối với sự tiến hóa của động vật. Những nghiên cứu phổ biến hiện nay đối với di truyền ở người là trên ADN ty thể (mitochondrial DNA – ADN ty thể).

Mặc dù bộ gen ty thể người chỉ bằng 0.0005% so với toàn bộ kích thước bộ gen trong nhân nhưng các SNP được tìm thấy trong gen ty thể có liên quan đến nhiều bệnh chuyển hóa, rối loạn cũng như các đặc trưng ở người và đặc biệt là các SNP ở vùng D – Loop. Đặc điểm của hệ gen ty thể người Hệ gen ty thể người có chiều dài khoảng 16.569 bp, là một phân tử mạch vòng kín nằm trong chất nền ty thể và có hàng ngàn bản sao trong một tế bào. Phân tử ADN ty thể có hai chuỗi khác nhau về thành phần nucleotit:  Chuỗi nặng có chứa nhiều Guanin (H – strand), mã hóa cho 28 gen. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Chuỗi nhẹ chứa nhiều Cytosin (L – strand), mã hóa cho 9 gen trong tổng số 37 gen của hệ gen ty thể.

Trong 37 gen này có 13 gen mã hóa cho 13 chuỗi polypeptide cần thiết cho hệ thống photphoryl hóa – oxy hóa, bao gồm 7 tiểu đơn vị của phức hệ I (complex I), một tiểu đơn vị của phức hệ III (complex III), 3 tiểu đơn vị cửa phức hệ VI (complex VI) và hai tiểu đơn vị của phức hệ V (complex V). Số gen còn lại mã hóa cho 22 tRNA, 2 rRNA (12S và 16S) phục vụ quá trình dịch mã của ty thể (Anderson S. Các chuỗi polypeptit khác cần thiết cho cấu trúc và chức năng của ty thể được mã hóa bởi gen nhân và được tổng hợp trong ribosom của tế bào chất. Một đặc điểm đáng chú ý là hệ gen ty thể người có rất ít phần trình tự không mã hóa.

Chỉ có khoảng 7% gen ty thể người không mã hóa các protein, rRNA, tRNA trong khi phần lớn hệ gen nhân là các vùng ADN không mã hóa (intron). Đoạn ADN ở giữa các gen ty thể hoặc là không có hoặc là ngắn hơn 10 bp. Ở một vài gen thay vì có mã kết thúc mRNA cần được polyadenin hóa để tạo thành mã kết thúc. Khoảng 90% số gen ty thể không mã hóa lại nằm trong vùng điều khiển hay D – Loop.

Phần lớn các trình tự liên quan tới quá trình nhân đôi của ADN ty thể hay quá trình phiên mã đều nằm trong hoặc gần vùng D – Loop. Đoạn D – Loop có kích thước khoảng 1.1 kb ADN ty thể có một số vùng bất biến nằm trong vùng D – Loop bao gồm vùng promoter và vùng CSB (Conserved Sequence Block) I, II và III. Vì các trình tự bất biến này đều nằm ở D – Loop và được bảo tồn ở rất nhiều loài động vật có xương sống nên chúng được cho rằng có vai trò quan trọng trong quá trình nhân đôi của ADN ty thể. Ví dụ, CSB I có vị trí ngay gần vùng khởi đầu của quá trình nhân đôi chuỗi nặng (Wallberg and Clayton.

Thêm nữa, vùng D – Loop còn chứa các vùng siêu biến (hypervariable regions) HVI, HVII và HVIII. Những vùng này có tần suất đột biến cao hơn đáng kể so với các vùng khác của hệ gen ty thể (Greenberg. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Cấu trúc ty thể người (Innovitaresearch – 2003) 1.

Vị trí và độ dài vùng gen điều khiển D – Loop Như đã giới thiệu ở trên, vùng gen điều khiển D – Loop có chiều dài xấp xỉ 1.100 bp và chứa các trình tự khởi đầu cho quá trình tái bản hệ gen ty thể và các đoạn điều khiển cho quá trình phiên mã của các gen chức năng trong vùng được mã hóa (Anderson. Hệ thống đánh số bazơ bắt đầu tại điểm gần giữa vùng điều khiển và đi về hai phía, vì thế vùng điều khiển trải dài từ vị trí 16024 đến 16569, sau đó tiếp tục từ vị trí bazơ 1 cho đến 576. Đây là vùng xuất hiện nhiều đột biến nhất với tần số đột biến cao hơn so với các vùng khác của hệ gen ty thể (Horai. Vùng điều khiển D – Loop của ty thể người (http://www.com) 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Vùng siêu biến 1 (HV1) kéo dài từ vị trí 16024 đến 16365.

 Vùng siêu biến 2 (HV2) kéo dài từ vị trí 73 đến 340.  Vùng siêu biến 3 (HV3) kéo dài từ nucleotit 438 đến 574. Đa hình nucleotit đơn là gì? Đa hình nucleotit đơn hay còn gọi là SNPs, được định nghĩa là biến thể trình tự ADN xảy ra khi một nucleotit đơn A, T, G hay C trong hệ gen khác biệt so với các cá thể khác trong cùng một loài. Đa hình nucleotit đơn (learn.edu) Ở cá thể người, có 99.9% là giống nhau, chỉ 0.1% là khác biệt.

Sự khác biệt này có thể là các đặc trưng tính trạng. Ví dụ như các sự phát triển bệnh nào đó ở người hoặc kiểu hình … Những biến đổi này có thể không có hại (những thay đổi về kiểu hình), có hại (gây bệnh ung thư, bệnh tim, Huntington’s, bệnh tan huyết bẩm sinh), hoặc phát triển sau khi về già (đây là những biến đổi được tìm thấy trong vùng mã hóa và điều hòa gen). Các vị trí SNP trên gen SNP có thể nằm trong vùng mã hóa các gen, vùng không mang mã hoặc trong vùng xen giữa các gen. Các SNP trong trình tự mã hóa không nhất thiết sẽ làm thay đổi trình tự các axit amin.

10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Các SNP xuất hiện ở ngoài gen thì thường không ảnh hưởng đến chức năng và sản phẩm của protein. Các SNP xảy ra trong vùng gen không mã hóa làm thay đổi hàm lượng protein được tạo ra. Các SNP xuất hiện trong vùng gen mã hóa (từ đó dẫn đến thay đổi biểu hiện gen như hình 1. Vị trí SNPs trong gen (http://www.com) Tuy nhiên trong một số trường hợp, SNP không nằm trong vùng mã hóa protein vẫn có thể gây ảnh hưởng đến sự nối ghép các gen, tác động lên các yếu tố phiên mã, làm suy thoái RNA thông tin….

Sự biểu hiện gen bị ảnh hưởng bởi dạng này được gọi là một eSNP (sự biểu hiện SNP) và có thể biểu hiện tăng hoặc giảm trong gen. Ứng dụng và tầm quan trọng Ứng dụng đầu tiên của SNPs phải kể đến đó là chìa khóa tiềm năng trong việc tiến hành y học cá nhân.