Phát hiện mới này làm tăng thêm sự hiểu biết của chúng ta về một quá trình thường xảy ra sai hỏng dẫn đến sảy thai hoặc những đứa trẻ sinh ra bị mắc Hội chứng Down’s, Edward’s và các bất thường về nhiễm sắc thể khác.

Phát hiện này được đăng trên tạp chí Scientific Reports, TS. Gary Kerr và các đồng nghiệp cho biết: “Việc hiểu cách quá trình giảm phân được điều hòa là vô cùng quan trọng để có thể hiểu được các nguyên nhân của các rối loạn di bội và rối loạn di truyền ở người.”

Các nhà khoa học đã tiến hành xem xét quá trình giảm phân, khác với sự phân chia tế bào bình thường (nguyên phân), giảm phân có hai vòng phân chia nhân, để đảm bảo rằng khi các tế bào sinh dục kết hợp được với nhau, chúng sẽ có hai bản sao của một nhiễm sắc thể - một từ bố và một từ mẹ.

Sảy thai

Khi các tế bào có quá ít hoặc quá nhiều bản sao nhiễm sắc thể (dị bội), đứa trẻ sinh ra mắc với hội chứng Down’s (ba bản sao của nhiễm sắc thể số 21); hội chứng Patau (ba bản sao của nhiễm sắc thể số 13) và các bệnh khác. Dị bội cũng là nguyên nhân hàng đầu gây sẩy thai, và với ước tính 1 trong 7 trường hợp mang thai dẫn tới sẩy thai.

Để xác định “công tắc di truyền” điều khiển sự phân ly và phân ly sai, nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát PP2ACdc55, một loại enzyme liên quan tới một số quá trình của tế bào. Bằng việc sử dụng tín hiệu huỳnh quang, các nhà khoa học đã theo dõi sự có mặt của enzyme trên mô hình nấm men – sinh vật có một số điểm tương đồng về quá trình giảm phân so với người.

Các nghiên cứu trước của Kerr và cộng sự đã chỉ ra rằng PP2ACdc55 đóng một vai trò thiết yếu trong việc kiểm soát thời gian từ kì giữa (metaphase) cho tới kì sau (anaphase) trong quá trình giảm phân, nói cách khác ngăn chặn các tế bào thoát khỏi giảm phân quá sớm.

Bằng cách tạo ra các đột biến ngẫu nhiên trong gene Cdc55, nhóm nghiên cứu đã phân tích kết quả của 987 chủng nấm men đột biến và khảo sát ngược lại (work backwards) để xác định vai trò của gene thông qua ảnh hưởng của các đột biến lên các trên các quần lạc.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng PP2ACdc55 đóng một vai trò then chốt trong quá trình phân chia nhiễm sắc thể, mặc dù chúng ta vẫn chưa biết rõ cơ chế của quá trình gây ra các sai hỏng.

Thông tin thêm về nghiên cứu

PP2A thuộc về họ enzyme serine-threonine phosphatase bảo thủ cao, tham gia vào các quá trình tế bào khác nhau.

PP2A phosphatase gồm 3 tiểu đơn vị: một tiểu đơn vị xúc tác (Pph21/Pph22), một tiểu đơn vị khung (Tpd3) và một tiểu đơn vị điều hòa (Rts1/Cdc55).

PP2ACdc55 hình thành chứa Pph21/22, Tpd3 và Cdc55. Phân tích kiểu hình giảm phân của các dòng tế bào mang allele Cdc55 không biểu hiện (PCLB2-CDC55) cho thấy PP2ACdc55 là cần thiết để ngăn chặn sự ngừng giảm phân I sớm. Trong quá trình nguyên phân và giảm phân I, PP2ACdc55 ngăn quá trình giải phóng Cdc14 từ hạch nhân bằng cách chống lại quá trình phosphoryl hóa Net1 của Cdk10-12. Ngược lại, trong quá trình giảm phân, hạch nhân của tế bào PCLB2-CDC55 sẽ giải phóng Cdc14 chưa hoàn chỉnh gây sai hỏng quá trình hình thành trục lưỡng cực, và quá trình phân chia không diễn ra.

Trong nghiên cứu này, bằng cách tạo đột biến bằng PCR hướng đích khung đọc mở (ORF) của Cdc55, kết quả thu được là các allele Cdc55 đột biến hoặc ức chế tác động kiểu hình bộ đôi allele Spo12 hoặc ức chế tác động gây chết của kiểu hình allele Spo11-Spo12.

Ức chế kiểu hình bộ đôi allele spo12 gây sai sót trong quá trình kìm hãm Cdc14 tại hạch nhân trong suốt kì giữa và cho thấy vai trò ngược nhau giữa Spo12 và PP2ACdc55 trong con đường tín hiệu FEAR. Đột biến Spo12 ngăn hạch nhân giải phóng Cdc14 khiến tế bào không thể thoát khỏi giảm phân I. Trong khi các tế bào giảm phân thiếu PP2ACdc55 giải phóng Cdc14 chưa hoàn chỉnh ở hạch nhân, gây kết thúc giảm phân I. Mặc dù vậy, đột biến Cdc55 giải phòng Cdc14 ở các tế bào có kiểu hình bộ đôi allele spo12 tuy nhiên nó không đủ mạnh để gây ra ngừng giảm phân I sớm.

Ức chế tác động gây chết của kiểu hình allele Spo11-Spo12 ảnh hưởng làm giảm sự phân chia nhiễm sắc thể của các tế bào không được chuyển gene tái tổ hợp trong khi không có tác động đáng kể tới các tế bào tái tổ hợp. Thí nghiệm tiếp tục chứng minh rằng sự ngăn chặn sự gây chết giao tử của kiểu hình spo11 spo12 không phải do sự mất đi chức năng FEAR của PP2ACdc55.