Gen DAPK nằm trên nhiễm sắc thể số 9 (9q21.33), có kích thước là 211.407 bp (Gencard).
Hình I. 7. Định vị của gen DAPK trên nhiễm sắc thể số 9
Gen DAPK mã hóa protein ức chế quá trình tạo u và sự di căn, được điều hòa bởi Ca2+/calmodulin, có chức năng tín hiệu trung gian trong kiểm soát sự chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào [70].
Sự methyl hóa vượt mức ở các đảo CpG trên gen DAPK dẫn đến ức chế biểu hiện của protein DAPK là nguyên nhân dẫn đến sự hình thành và diễn tiến của quá trình sinh ung và di căn [70]. Sự bất hoạt của gen DAPK dẫn đến sự bất hoạt của protein DAPK làm giảm đi sự cảm ứng của p19ARF/p53, kết quả dẫn đến sự bất hoạt chương trình chết của tế bào phụ thuộc p53 [128].
I.4.2. Cơ chế hoạt động và chức năng của protein DAPK
DAPK (120 kDa) là protein lớn nhất trong họ protein DAPK, được điều hòa bởi Ca2+/Calmodulin [52]. Protein DAPK gồm nhiều cấu trúc domain có chức năng khác nhau: kinase, miền chết (death domain) và vùng lặp lại ankyrin gián tiếp tương tác với các protein khác [52].
Protein DAPK là protein thực hiện nhiều chức năng bên trong tế bào: sự chết theo chương trình (Apotosis), sự tự tiêu của tế bào (Autophagy), sự di cư của tế bào, hình thành các bóng màng (membrane blebbing),…[52, 154]. Cơ chế chết theo chương trình tế bào và sự tự tiêu của tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế sự hình thành và di căn khối u [52]. Protein DAPK có vai trò kích thích sự khởi
SVTH: Nguyễn Tấn Liêm Trang 12
đầu của một số cytokines (INFγ, TNFα, Fas,..), sự bong tróc của các chất nền bên trong tế bào, các oncogen [33].
Trong tế bào bình thường, sự phosphoryl hóa protein ERK2 dẫn đến sự tăng hoạt động của protein DAPK và làm tăng hoạt tính thúc đẩy chương trình chết của tế bào [52]. Protein DAPK thúc đẩy sự giữ protein ERK1/2 trong tế bào chất, gây trở ngại hoạt động của protein ERK trong nhân, là nhóm Elk-1. Protein có mối quan hệ trong sự thúc đẩy sự tồn tại và tăng sinh của tế bào [52]. Khi protein ERK1/2 tồn tại trong tế bào chất, kích thích sự khởi đầu các tín hiệu chết của tế bào bằng con đường làm tăng nhanh các protein DAPK dẫn đến sự loại trừ các tế bào. Các protein ERK2 bị phosphoryl hóa sẽ hoạt động tại bộ máy Golgi, tương tác của protein GAIP với Gα dẫn đến sự tự tiêu của tế bào. Các con đường Ras/Raf/ERK thể hiện sự điều hòa tự tiêu (autophagy) của tế bào thông qua sự điều hòa phosphoryl hóa GAIP. Nói tóm lại, sự tồn tại các protein ERK1/2 trong tế bào chất bởi protein DAPK, gây nên sự tự tiêu của tế bào và thúc đẩy hoạt động ức chế khối u của protein DAPK [52].
Bên cạnh đó, protein DAPK sẽ kích thích quá trình phiên mã của các gen p53 trong con đường phụ thuộc vào protein p19ARF. ARF làm ổn định các protein p53 bởi sự bất hoạt cơ chế điều hòa âm tính protein Mdm2 [52]. Các protein p53 ổn định sẽ kích thích sự chết theo chương trình tế bào (Apotosis) hoặc gây ra sự tự tiêu (Autophagy) thông qua sự ức chế các hoạt động của protein mTor trong con đường phụ thuộc phức hợp AMPK và TSC1/2 [52].
Các oncogen như Ras, Myc hoặc E2F-1 có mối quan hệ chặt chẽ với các con đường chết/suy yếu của tế bào, hình thành nên các điểm kiểm tra (Checkpoint) sự chết hoặc suy yếu của tế bào, phụ thuộc vào các cấp độ điều hòa chống lại sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào [52]. Protein DAPK đồng biểu biện với các oncogen như MyC và Ras hoặc E1A và Ras, ức chế hoạt động của các oncogen trong cơ chế sinh u.
SVTH: Nguyễn Tấn Liêm Trang 13
Hình I. 8. Con đường chu trình chết của tế bào[52]
I.4.3. Tình hình nghiên cứu sự methyl hóa của gen DAPK trong ung thƣ
Cohen O. và cộng sự (2001) chứng minh rằng sự methyl hóa DNA của gen DAPK như một tín hiệu liên quan đến cơ chế sinh u và sự phát triển của khối u ác tính ở người [33].
Narayan G. và cộng sự (2003) khảo sát tần suất methyl hóa DNA của vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 90 mẫu mô ung thư thân tử cung của các bệnh nhân ở Colombia, Đức, Tây Ban Nha. Kết quả nghiên cứu, xác định được 51,1% (46/90) mẫu ung thư thân cổ tử cung bị methyl hóa DNA trên gen DAPK [101].
Một công trình nghiên cứu của Dulaimi E. và cộng sự (2004) khảo sát tần suất methyl hóa DNA của vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 34 mẫu mô ung thư vú thu nhận từ trung tâm ngân hàng khối u ung thư Fox Chase (Fox chase Cancer Center Tumor Bank). Nhóm tác giả xác định được 50% (17/34) mẫu mô vú bị methyl hóa DNA tại vùng promoter gen DAPK, với tính chất đặc trưng cho từng loại tế bào khối u, hiện diện trong tất cả các giại đoạn và các cấp độ của ung thư vú [39].
Tiếp theo, công trình nghiên cứu của Li J. và cộng sự (2005) khảo sát tần suất methyl hóa DNA trên vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 60
SVTH: Nguyễn Tấn Liêm Trang 14
mẫu mô ung thư vòm họng thu nhận từ Đại Học Y Dược Thượng Hải. Kết quả nghiên cứu ghi nhận tỉ lệ methyl hóa DNA là 27% (16/60) mẫu mô. Từ đó cho thấy sự methyl hóa DNA trên vùng promoter của gen DAPK xuất hiện phổ biến trong ung thư vòm họng và ảnh hưởng đến sự tiến triển của ung thư vòm họng [84].
Gozuacik D. và cộng sự (2006) chứng minh rằng sự methyl hóa DNA trên vùng promoter của gen DAPK được tìm thấy nhiều hơn trong 20 loại ung thư: ung thư bạch huyết, bạch cầu, phổi, vú, ruột kết, tử cung, dạ dày và khối u não,… Kết quả nghiên cứu cho thấy sự mất đi biểu hiện của gen DAPK trong ung thư được đặc trưng bởi tính chất methyl hóa DNA bất thường ở các tế bào ung thư, chức năng của gen DAPK trong cơ chế đè nén u [52].
Liu Y. và cộng sự (2007) khảo sát tần suất methyl hóa của vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 122 bệnh nhân ung thư phổi ở phía tây của Pennsyvania. Kết quả nghiên cứu ghi nhận được 32,8% (40/122) mẫu mô phổi bị methyl hóa DNA. Nhóm tác giả nhận định tỉ lệ mắc bệnh do sự biến đổi của gen DAPK không có liên quan đến tình trạng hút thuốc của bệnh nhân hay các đột biến diễn ra ở các gen K-ras, gen p53 và gen EGFR [87].
Zhao X. và cộng sự (2008) khảo sát sự methyl hóa bất thường của vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 52 mẫu mô ung thư biểu mô cổ tử cung và 60 mẫu mô có sự tạo u trong biểu mô cổ tử cung của các bệnh nhân ở Đại Học Zhenzhou. Nhóm tác giả xác định 65,4% (34/52) mẫu bị methyl hóa DNA trong ung thư biểu mô cổ tử cung, 18,3% (11/60) mẫu bị methyl hóa DNA trong biểu mô cổ tử cung có sự tạo u [152]. Sự methyl hóa bất thường của vùng promoter gen DAPK ở mẫu mô ung thư cổ tử cung cao hơn nhiều so với các mẫu mô có sự tạo u bên trong biểu mô cổ tử cung. Sự methyl hóa DNA trên vùng promoter của gen DAPK có mối quan hệ nghịch với sự biểu hiện của protein DAPK. Sự methyl hóa DNA trên vùng promoter là nguyên nhân dẫn đến sự bất hoạt của gen DAPK, có mối quan hệ với sự tạo u của ung thư cổ tử cung [152].
Fendri A. và cộng sự (2009) khảo sát tần suất methyl hóa DNA trên vùng promoter của gen DAPK bằng phương pháp MSP của 68 mẫu mô ung thư vòm họng tại bệnh viện Đại Học Sfax, phía nam của Tunisia. Kết quả nghiên cứu xác
SVTH: Nguyễn Tấn Liêm Trang 15
định được 91% (62/68) mẫu mô methyl hóa DNA. Đây là kết quả nghiên cứu phản ánh tính chất methyl hóa DNA vượt mức của vùng promoter trên gen DAPK là chìa khóa quan trọng dẫn đến cơ chế sinh u, có thể là dấu chứng sinh học trong chẩn đoán bệnh ung thư [46].
Đồng thời vào năm 2010, Wu L. và cộng sự đã tiến hành khảo sát tần suất methyl hóa của vùng promoter gen DAPK bằng phương pháp MSP của 65 mẫu mô ung thư gan ở các bệnh nhân Hàn Quốc. Công trình nghiên cứu xác định được 52%
(34/65) mẫu mô bị methyl hóa DNA và nhóm tác giả ghi nhận sự methyl hóa bất thường tại vùng promter của gen DAPK có thể coi như một dấu chứng sinh học (biomarker) để chẩn đoán, dự báo trước nguy cơ mắc bệnh ung thư gan [142].
Năm 2014, Xiong J. và cộng sự đã chứng minh rằng sự methyl hóa DNA của vùng promoter gen DAPK có mối quan hệ chặt chẽ với ung thư cổ tử cung. Sự methyl hóa vùng promoter của gen DAPK1 được coi như một dấu chứng sinh học (Biomarker) trong ung thư biểu mô cổ tử cung để chẩn đoán sớm ung thư cổ tử cung [143].