Gene Dystrophin nằm trên nhiễm sắc thể X, là gene dài nhất ở người, gồm 79 exon, chịu trách nhiệm tổng hợp protein Dystrophin. Protein này có chức năng bảo vệ tế bào cơ, giữ cho màng sợi cơ được vững chắc, không bị tổn hại. Đột biến lặn ở gene Dystrophin gây ra bệnh teo cơ Duchenne (Duchenne Muscular Dystrophy: DMD). Ở những bệnh nhân DMD, tế bào cơ vân thoái hóa và teo cơ dần theo thời gian và có thể dẫn đến tử vong.

Một trong số các đột biến gây teo cơ Duchenne là đột biến mất exon 50 trên gene Dystrophin và đột biến này có thể được điều trị bằng Eteplirsen. Eteplirsen (Exondys 51) là một liệu pháp RNA. Eteplirsen chứa trình tự DNA chuỗi đơn gọi là Antisense Oligonucleotide (ASO), có khả năng liên kết bổ sung với pre-mRNA ở exon 51 nhằm loại bỏ exon 51 này (Hình 2). Trong số các bệnh nhân DMD với các đột biến khác nhau, nghiên cứu cho thấy chỉ có khoảng 14% bệnh nhân DMD là có thể điều trị bằng Eteplirsen.

Dựa vào các thông tin và Hình 2, hãy cho biết:

a.   Đối với bệnh nhân DMD do mất exon 50, nêu ít nhất 2 cơ chế có thể dẫn đến mất exon 50.

b.   Đối với bệnh nhân DMD do mất exon 50, vì sao chỉ mất exon 50 mà có thể làm cho tế bào không tạo được protein Dystrophin?

c.  Giải thích nguyên tắc hoạt động của thuốc Eteplirsen. Thuốc tác động vào giai đoạn nào trong quá trình điều hòa biểu hiện gene?

d.  Thuốc Eteplirsen có thể điều trị bệnh nhân DMD nào sau đây? Giải thích.

-  Bệnh nhân A được xác định do đột biến điểm làm xuất hiện codon kết thúc trong exon 51.

-  Bệnh nhân B được xác định do đột biến mất exon 52.

 

3.1 Ở một loài động vật, có 6 đột biến mất các đoạn khác nhau của nhiễm sắc thể số 8. Vị trí các đoạn được mô tả trong Hình 3.

Vùng nhiễm sắc thể bị mất chứa 6 gene (A, B, C, D, E, G) chưa xác định được thứ tự. Người ta đã sử dụng kĩ thuật di truyền xác định các gene bị mất ở các giao tử đột biến, kết quả được mô tả trong Bảng 3. Hãy biện luận, vẽ lại Hình 3, chú thích trên hình vị trí và giới hạn vùng phân bố của từng gene trên nhiễm sắc thể số 8.

Hình 7 là bản gel điện di các mẫu DNA (ở hai locus thuộc 2 NST khác nhau) của một người con tên Cường (C), người mẹ tên là Yến (Y) và bốn người đàn ông nghi là cha của đứa bé là ông Thành (T), ông Nhân (N), ông Hưng (H) và ông Bảo (B). Biết rằng không có đột biến xảy ra. a. Xác định ai là cha ruột của Cường? Giải thích.

Sơ đồ Hình 4.1 mô tả con đường chuyển hóa Phenylalanine liên quan đến ba bệnh chuyển hóa di truyền ở người, gồm bệnh PKU, bệnh AKU và bệnh bạch tạng. Đột biến lặn ở ba gene phân li độc lập mã hóa ba enzyme tương ứng (enzyme 1-3) dẫn tới tích lũy các chất không được chuyển hóa, có tính độc và gây bệnh (với PKU và AKU) hoặc không tổng hợp được melanine (với bạch tạng).

 

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, các gene Hox (Homeo box) ở động vật đóng vai trò chủ chốt trong sự quyết định cấu trúc theo trục đầu – đuôi của cơ thể. Trong quá trình tiến hóa ở động vật có xương sống, số lượng các gene Hox có xu hướng tăng lên và sự thay đổi mô hình biểu hiện các gene Hox quyết định cấu trúc và hình thái cơ thể. Nghiên cứu sự biểu hiện gene HoxC-6 ở một số loài động vật có xương sống cho thấy, gene này bắt đầu biểu hiện trong các tế bào giai đoạn phôi sớm tại vị trí sẽ phát triển thành đốt sống số 7 và 8 ở chuột, đốt sống 14 và 15 ở gà hoặc đốt sống 17 và 18 ở ngỗng khi trưởng thành. Ở các loài này, các chi trước hình thành tại vị trí tương ứng với vị trí các đốt sống nêu trên. Ở rắn, gene HoxC-6 biểu hiện bắt đầu ở các tế bào phôi sớm nằm ở tận cùng của phần đầu của trục đầu – đuôi. Các thông tin đã cho được mô tả vắn tắt ở Hình 8.

Hãy trả lời các ý hỏi dưới đây:

a.  Nêu nhận định về mối liên quan giữa vị trí bắt đầu biểu hiện gene HoxC-6 giai đoạn phôi sớm với sự phát triển cấu trúc các đốt sống cổ, xương chi ở các động vật có xương sống nêu trên.

b.  Một nghiên cứu tiến hành chuyển gene mang đột biến vào phôi chuột, gây ra sự biểu hiện gene HoxC-6 ở các tế bào phôi sớm phát triển thành các đốt sống số 11 và 12 khi trưởng thành. Chuột chuyển gene này có xương sống cổ và chi khác với chuột không chuyển gene như thế nào?

c.  Nếu nghiên cứu tương tự (như ý b) được thực hiện trên phôi của rắn, hãy đưa ra dự đoán về kiểu hình liên quan đến cấu trúc xương sống, xương chi và hình thái của rắn chuyển gene khi trưởng thành. Cho rằng, đột biến này không gây chết ở động vật thí nghiệm.

Tại sao đột biến ở gene quyết định sự phát triển cấu trúc cơ thể thường là đột biến trội?

Bệnh Huntington (HD) là một rối loạn di truyền dẫn đến cái chết của các tế bào não. Căn bệnh này được gây ra bởi một tính trạng trội đột biến ở một trong hai bản sao của một gene được gọi là Huntingtin. Hình 5 dưới đây mô tả kết quả điện di khi phân tích gene Huntingtin của gia đình có bố bị bệnh Huntington, mẹ bình thường. Các con số trên tiêu bản điện di thể hiện tuổi khởi phát bệnh.

b. Hãy cho biết khả năng và độ tuổi khởi phát bệnh (nếu có) của những người con số 2, 4, 6?

Những người bị loạn sắc tố hình thành kiểu hình da bị mất sắc tố đặc trưng và một vài vấn đề khác như mất nơron, chậm phát triển vận động, nhược cơ, thoái hóa thần kinh, tai biến và các vấn đề về thị giác hoặc răng. Nam giới bị các triệu chứng nghiêm trọng hơn so với nữ giới. Trong phả hệ sau cho biết sự di truyền bệnh loạn sắc tố và các ô vuông nhỏ biểu diễn những thai nhi là nam giới do người mẹ bị sảy tự phát.