VITAMIN d TARGET GENE

VAI TRÒ VITAMIN D LÊN CÁC GENE
MỤC TIÊU VÀ ĐỐI VỚI HỆ MIỄN DỊCH


MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH........................................................................iii
I. ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................1
II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU...............................................................................2
2.1. Con đường sản xuất và chuyển hoá Vitamin D........................................2
2.2 Thụ thể của Vitamin D (VDR)..................................................................3
2.3 Chức năng của VDR.................................................................................4
2.3.1 Miền liên kết với đầu cuối N của DNA.............................................4
2.3.2 Miền liên kết với phối tử...................................................................5
2.4 VDR và cơ chế phân tử trong việc kiểm soát sự phiên mã........................6
2.4.1 VDR tương tác với VDREs...............................................................6
2.4.2 Mối liên hệ giữa VDR và bộ máy phiên mã.......................................7
III. MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D ĐẾN SỰ
BIỂU HIỆN GENE...........................................................................................11
3.1. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của Vitamin D lên các gene THP-1.11
3.1.1 Mục đích thí nghiệm........................................................................11
3.1.2 Các bước chính................................................................................11
3.1.3 Kết quả............................................................................................12
3.1.3 Phản hồi năng động của hệ thống phiên mã.....................................16
3.2 Thử nghiệm về lập hồ sơ biểu hiện gene do vitamin D điều hồ:Tính đặc
hiệu của lồi và Tác động cụ thể của tế bào đối với sự trao đổi chất và miễn
dịch...............................................................................................................18
3.2.1 Mục đích thí nghiệm........................................................................18
3.2.2 Kết quả phân tích 94 cấu hình ở người và chuột có sẵn về biểu hiện
gene được điều chỉnh bởi 1,25D hoặc các chất tương tự của nó...............19
3.2.3 Kết quả sự trùng lặp đáng kể giữa các q trình sinh học điều điều

hồ bởi vitamin D ở người và chuột nhưng không điều hoà các gen........21
3.2.4 Làm giàu bản thể học bệnh và phân tích các con đường cho thấy sự
điều chỉnh rộng rãi của chức năng miễn dịch bằng tín hiệu vitamin D.....22
IV. ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D LÊN HỆ THỐNG MIỄN DỊCH...........32
4.1 Vitamin D và miễn dịch bẩm sinh...........................................................32
4.1.1 Đại thực bào, Vitamin D và Cathelicidin.........................................32
2


4.1.2. Tế bào đi gai và trình diện kháng ngun...................................33
4.2. Vitamin D và khả năng miễn dịch thích ứng..........................................34
4.2.1. Vitamin D và tế bào lympho T........................................................34
4.2.2. Vitamin D và tế bào lympho B........................................................35
4.3. Vitamin D trong tạo máu và tế bào gốc tạo máu....................................37
4.4. Ứng dụng lâm sàng................................................................................39
4.4.1. Sử dụng vitamin D trong điều trị các khối u ác tính huyết học.......39
4.4.2. Vitamin D như một chất điều biến phản ứng miễn dịch trong cấy
ghép gene dị hợp.......................................................................................43
III. KẾT LUẬN.................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................46

3


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH
Bảng 1: Phân loại biểu sinh của các gene mục tiêu vitamin D .........................14
Bảng 2: Hồ sơ phiên mã của các gene mục tiêu vitamin D quan trọng liên quan
đến hệ miễn dịch trong tế bào THP-1................................................................17
Hình 1: Tổng hợp vitamin D và con đường chuyển hóa vitamin D.....................3
Hình 2: Các miền chức năng của VDR...............................................................4

Hình 3: Sơ đồ vùng liên kết DNA của VDR. Các cysteine chịu trách nhiệm điều
phối các nguyên tử kẽm được hiển thị bằng màu đỏ...........................................5
Hình 4: Heterodimer VDR-RXR tương tác VDRE.............................................6
Hình 5: Sự tương tác của VRD lên hệ thống phiên mã.......................................8
Hình 6: Thụ thể vitamin D trải qua một sự thay đổi cấu trúc khi liên kết với
hormone..............................................................................................................9
Hình 7: Các gene đích chính của vitamin D trong các loại tế bào liên quan đến
miễn dịch........................................................................................................... 13
Hình 8: Các gene đích của vitamin D được điều hồ bởi các chất siêu tăng
cường................................................................................................................14
Hình 9: Các gene mục tiêu của vitamin D được điều chỉnh bởi các chất tăng
cường đơn lẻ.....................................................................................................15
Hình 10: Phản ứng động của biểu hiện gene với 1,25(OH)2D3........................16
Hình 11: Phân tích tồn diện về biểu hiện gene được điều hồ bởi 1,25D........20
Hình 12: (A-C) Sự chồng chéo của các quá trình sinh học phong phú giữa người
và chuột.............................................................................................................22
Hình 13: Làm giàu gene cho bản thể học bệnh trong bộ dữ liệu người.............23
Hình 14: Phân tích các con đường chuyển hoá cho thấy sự phong phú các gene
do 1,25D quy định liên quan đến q trình dị hóa các axit amin ......................25
Hình 15: Sự xác nhận của sự điều hồ của các gene liên quan đến q trình dị
hóa axit amin chuỗi nhánh bởi 1,25D................................................................27
Hình 16: Sự suy giảm kích hoạt mTOR khi kích thích BCAA..........................28
Hình 17: 1,25D tăng cường sự biểu hiện của LAMP marker lysosome trong
các đại thực bào sơ cấp của con người..............................................................29
Hình 18: Sự gia tăng do 1,25D gây ra trong đánh dấu lysosome LAMP1 phụ
thuộc vào sự biểu hiện BCAT1 trong các tế bào THP-1 đã biệt hóa..................31
Hình 19: Efects of vitamin D............................................................................37
Hình 20: 1,25 (OH)2D3 hoạt động trung gian các con đường truyền tín hiệu
lipid ..................................................................................................................38

4


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vitamin D là một nhóm các secosteroid tan được trong chất béo, có vai trị
rất quan trọng đối với sức khỏe con người. Vitamin D tồn tại ở một số dạng khác
nhau, trong đó quan trọng nhất là vitamin D3 (cholecalciferol). Chức năng quan
trọng nhất của vitamin D là duy trì nồng độ calci và phosphate ở mức ổn định
trong huyết tương. Các cơng trình nghiên cứu gần đây cho thấy, vitamin D cịn có
vai trị trong dự điều hòa hoạt động tế bào và hệ miễn dịch. Thiếu vitamin D
thường gây nên hai tình trạng bệnh, đó là cịi xương (ở trẻ em) và lỗng xương (ở
người lớn tuổi). Nguyên nhân chính của những thực trạng này là do thiếu hụt
vitamin D mà chủ yếu là do cơ thể hấp thu thức ăn kém, do ít tiếp xúc với ánh
nắng mặt trời, do rối loạn chuyển hóa hay do nhu cầu cao ở phụ nữa có thai và cho
con bú,… Mặt khác, việc dùng vitamin D quá liều sẽ gây ngộ độc thuốc, làm tăng
calci trong máu, dẫn đến các biểu hiện: mệt mỏi, chán ăn, nơn, tiêu chảy, đau nhức
xương khớp… hơn nữa cịn có thể gây tổn thương thận và tăng huyết áp. Do đó,
việc cung cấp cho cơ thể một lượng vitamin D vừa đủ và đều đặn mỗi ngày là một
việc làm rất cần thiết. Vitamin D3 là dạng vitamin D chủ yếu mà cơ thể con người
hấp thu và chuyển hóa. Có hai nguồn tiếp nhận vitamin D3, đó là tổng hợp ở da
dưới tác dụng của bức xạ tia cực tím trong ánh sáng mặt trời và từ các loại thực
phẩm như dầu cá, gan động vật, lòng đỏ trứng gà, sữa,… Tuy nhiên, thực phẩm
hằng ngày thường không cung cấp đủ lượng vitamin D3 cần thiết cho cơ thể, do đó
người ta sử dụng thêm các loại sản phẩm dinh dưỡng bổ sung mà chủ yếu là các
loại sữa. Dù đóng góp một phần khơng nhỏ cho cơ thể như vậy nhưng vẫn chưa có
nhiều nghiên cứu sâu về các vấn đề liên quan đến vitamin D. Chính vì vậy, việc
tìm hiểu và nghiên cứu cơ chế vitamin D đối với các gen trong cơ thể người là một
việc vô cùng quan trọng.

1

II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Con đường sản xuất và chuyển hố Vitamin D
Vitamin D là một steroid hịa tan trong chất béo được tổng hợp sau một vài
bước chuyển hoá trong cơ thể, sản phẩm cuối cùng là sự hình thành vitamin D3
hoặc calcitriol (dạng Vitamin D hoạt động tích cực nhất). Nó được biết đến với vai
trị điều hòa nồng độ calcium và phospho như cũng như quá trình khống hóa của
xương.
Đầu tiên, tiền-D3 được sản xuất trong da từ 7-dehydrocholesterol sau khi tiếp
xúc với tia cực tím. Bên cạnh đó, q trình chiếu xạ này cũng tạo ra lumisterol và
tachysterol từ tiền D3. Quá trình tổng hợp lumisterol là một q trình có thể đảo
ngược và có thể được chuyển đổi trở lại thành tiền D, liên kết với protein liên kết
Vitamin D (DBP) và sau đó được loại bỏ khỏi da. Tiền-D3 phải được hydroxyl hóa
hai lần để được kích hoạt hồn tồn. Q trình hydroxyl hóa đầu tiên xảy ra ở gan
và ở mức độ thấp hơn ở các mô khác bởi 25-hydroxylase (CYP2R1) để tạo ra 25
(OH) D. Đây là dạng lưu hành chính của vitamin D và cung cấp một dấu hiệu hữu
ích về mặt lâm sàng cho tình trạng vitamin D. Trong thận, enzyme CYP27B1
hydroxylat hóa 25 (OH) D, sau đó được chuyển thành 1,25 (OH) D. Q trình này
được kích thích bởi hormone tuyến cận giáp và bị ức chế bởi canxi, phosphate và
yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 23 (FGF-23). CYP27B1 cũng có thể được tìm
thấy trong các mơ khác bao gồm tế bào biểu mô, tế bào miễn dịch và tuyến cận
giáp. Việc sản xuất 1,25 (OH) D ngồi thượng thận nằm dưới một sự kiểm sốt
khác, chủ yếu bởi các cytokine như yếu tố hoại tử khối u α (TNFα) và interferon γ
(IFNγ). Trong thận, enzym xúc tác CYP24A1 chịu trách nhiệm làm bất hoạt 1,25
(OH) D tạo ra 24,25 (OH) D. Một số phản ứng oxy hóa sau khi hydro hóa 24 và
liên hợp với axit glucuronic tạo ra một số hợp chất được bài tiết qua mật.
Sự cân bằng giữa hoạt động 1α-hydroxylase và 24-hydroxylase được điều
chỉnh bởi nồng độ calcitriol, canxi và phosphate trong huyết thanh. Hormone
tuyến cận giáp (PTH) kích thích tổng hợp 1α-hydroxylase trong điều kiện canxi

huyết thanh thấp hoặc nồng độ vitamin D thấp, dẫn đến tăng hoạt hóa 1,25 (OH)
D. PTH cũng ức chế 24-hydroxylase và có thể gây ra sự tổng hợp FGF-23 của tế
bào hủy xương và tế bào xương, hoạt động bằng cách làm giảm sự biểu hiện của
các chất vận chuyển natri-phosphate ở thận và điều chỉnh cân bằng nội môi
vitamin D bằng cách ức chế sự biểu hiện ở thận của 1α-hydroxylase và tạo ra 24hydroxylase, do đó làm giảm nồng độ calcitriol huyết thanh và sau đó là calci
huyết thanh trong điều kiện tăng phosphat huyết.
Sau khi tiếp xúc với tia cực tím (UV), mức vitamin D tối đa đạt được. Từ
thời điểm đó, bức xạ UV tiếp tục chuyển đổi tiền-D thành lumisterol và tachysterol
ngăn cản mức cao hơn đạt được (Hình 1). Ngồi ra, lượng melanin trong lớp biểu
bì có thể thay đổi hiệu quả của ánh sáng mặt trời trong việc sản xuất tiền D-3.

2


Hình 1: Tổng hợp vitamin D và con đường chuyển hóa vitamin D.
(Các chất chuyển hóa vitamin D được vận chuyển trong máu liên kết chủ yếu với protein liên kết
vitamin D (DBP) (85–88%) và albumin (12–15%))

2.2 Thụ thể của Vitamin D (VDR)
Các tác dụng sinh học của 1,25 (OH) 2D3 được trung gian thơng qua một
protein thụ thể hịa tan được gọi là thụ thể vitamin D (VDR), một thành viên của
thụ thể steroid hoặc thụ thể hạt nhân (NR).
VDR liên kết với 1,25 (OH) 2D3 với ái lực và tính chọn lọc cao. Trong tế
bào đích, sự tương tác của hormone 1,25 (OH) 2D3 với VDR bắt đầu một chuỗi sự
kiện phân tử phức tạp, đỉnh điểm là sự thay đổi tốc độ truyền mã của các gene
hoặc mạng gene cụ thể. Trung tâm của cơ chế này là sự tương tác cần thiết của
VDR với thụ thể retinoid X (Reinoid X receptor-RXR) để tạo thành phức hợp
protein dị hình (heterodimeric). Dimer liên kết với các trình tự DNA cụ thể
(Vitamin D responsive elements - VDRE) trong các gene mục tiêu đáp ứng với
vitamin D và cuối cùng ảnh hưởng đến tốc độ phiên mã qua trung gian RNA

polymerase II.

3


Một khái niệm quan trọng trong cơ chế này là sự tương tác giữa proteinprotein giữa VDR-RXR heterodimer, protein điều hòa phiên mã và cơ chế phiên
mã là cần thiết cho cơ chế biểu hiện gene qua trung gian vitamin D.
2.3 Chức năng của VDR
2.3.1 Miền liên kết với đầu cuối N của DNA
Các thụ thể trong NR thường có hai miền kích hoạt phiên mã, được gọi là
chức năng kích hoạt (AF) 1 và 2, nó cần thiết để thụ thể hoạt động như một yếu tố
phiên mã được kích hoạt phối tử. Miền AF-2 tồn tại ở đầu COOH, trong khi miền
AF-1 nằm trong miền cuối N (hoặc miền A / B) của các đầu tiếp nhận. Miền AF-1
là miền kích hoạt cấu thành (tức là khơng phụ thuộc vào hormone). Trong VDR,
miền A / B đầu cuối N bị cắt bớt so với các NR khác và do đó, miền AF-1 cấu
thành tương tự bị thiếu trong VDR.

Hình 2: Các miền chức năng của VDR.

(A / B, vùng đầu cuối amin; DBD, miền liên kết DNA chứa hai họa tiết hình ngón tay kẽm; LBD,
miền liên kết phối tử; AF-2, miền chức năng kích hoạt-2 bao gồm chuỗi xoắn 12.)
Để VDR điều hồ q trình phiên mã của các gene đích, nó phải nhận biết và
liên kết với DNA trong miền khởi động của các gene đáp ứng với vitamin D. Nó
hoạt động như vậy thơng qua miền liên kết DNA chuyên biệt (DNA-binding
domain- DBD) nằm gần đầu cuối amin của thụ thể. DBD này là cần thiết để VDR
liên kết có chọn lọc và ái lực cao với các trình tự DNA cụ thể được gọi là VDRE.
Lượng nhỏ DBD của VDR làm trung gian cho các tương tác VDR-DNA nằm
giữa các gốc amino acid thứ 22 và 113 trong trình tự của con người. Có chín dư
lượng cysteine trong DBD được bảo tồn. Tám cysteine đầu tiên trong số các
cysteine này (tính từ vị trí N cuối) phối hợp tứ diện với hai nguyên tử kẽm để tạo

thành hai mơ-típ liên kết DNA ngón tay kẽm. Sự đột biến của tám trong số chín
gốc cysteine đầu tiên thành serines loại bỏ liên kết VDR với cả trình tự DNA đặc
hiệu và khơng đặc hiệu, đồng thời loại bỏ cả sự chuyển hóa qua trung gian VDR.
Thật vậy, các đột biến bất hoạt trong DBD của VDR ở người là nguyên nhân gây
ra rối loạn di truyền hiếm gặp được gọi là còi xương kháng vitamin D loại II.
Những bệnh nhân này biểu hiện VDR không chức năng và không thể liên kết với
DNA. Bệnh nhân biểu hiện các triệu chứng điển hình của sự thiếu hụt vitamin D
mà không thể điều trị bằng cách cung cấp nguồn vitamin D bên ngoài.
4


Hình 3: Sơ đồ vùng liên kết DNA của VDR. Các cysteine chịu trách nhiệm điều phối các
nguyên tử kẽm được hiển thị bằng màu đỏ.

2.3.2 Miền liên kết với phối tử
Một lượng lớn miền liên kết phối tử (LBD) ở đầu tận cùng carboxyl của
VDR được tổ chức thành 12 vòng xoắn. LBD chịu trách nhiệm liên kết với ái lực
cao của phối tử 1,25 (OH) 2D3, thể hiện các hằng số liên kết cân bằng có bậc 10 -10
– 10-11 M. Cả hai gốc 1-hydroxyl và 25-hydroxyl đều rất quan trọng để VDR nhận
dạng hiệu quả. Hợp chất vitamin D3 mẹ khơng hoạt động, khơng bị hydroxyl hố
thì sẽ khơng liên kết với VDR.
Ngồi liên kết với hormone, LBD cịn cần thiết ở một số khía cạnh khác
trong chức năng thụ thể, đặc biệt là trong tương tác protein-protein. Tiếp xúc quan
trọng giữa protein - protein là sự dị hóa của VDR với RXR. Như đã đề cập trước
đó, sự hình thành heterodimer VDR-RXR cần thiết cho sự tương tác ái lực cao của
chất tiếp nhận với VDRE, và cả trong sự heterodimer hóa mở rộng mà liên kết với
nhau xung quanh các vòng xoắn 10 và 11 trong LBD của VDR, trung gian tiếp xúc
protein – protein với RXRs.
LBD cũng làm trung gian cho sự liên kết của VDR với các protein điều hoà.
Nhiều tương tác trong số này xảy ra ở đầu tận cùng C của thụ thể, nơi có miền AF2. Miền AF-2 được bảo tồn cao trong các loại thụ thể hormone và đặc điểm cấu

trúc chính của nó là chuổi helix lưỡng tính (có cả đầu phân cực và đầu khơng phân
cực).
Loại bỏ 25 amino acid ở đầu cuối C của hVDR (D403-427), vị trí chứa miền
AF-2, dẫn đến mất hồn tồn sự phiên mã được kích hoạt bởi 1,25(OH) 2D3/VDR.
Sự mất chức năng này khơng phải vì sự thay thế liên kết RXR, VDRE, hoặc
hormone và thụ thể đột biến được nhắm đến nhân tế bào. Do đó, miền AF-2 của
VDR, tương ứng với chuỗi xoắn 12, đóng vai trị trung tâm trong phiên mã được
kích hoạt 1,25(OH)2D3 qua trung gian VDR.

5


2.4 VDR và cơ chế phân tử trong việc kiểm soát sự phiên mã
2.4.1 VDR tương tác với VDREs.
VDR điều chỉnh quá trình phiên mã bằng cách liên kết với các VDRE riêng
biệt trong vùng khởi động của các gene đáp ứng. VDRE từ nhiều gene mục tiêu
khác nhau được xác định, VDRE phù hợp có thể được mơ tả chung như là sự lặp
lại trực tiếp khơng hồn hảo của trình tự hexanucleotide cốt lõi, G/AGGT G/CA,
với miền đệm gồm ba nucleotide phân tách mỗi nửa phần tử (còn được gọi là DR3 để lặp lại trực tiếp với bộ đệm ba hạt nhân). Cơ chế liên kết VDR với VDRE
được phản ánh trong bản chất lặp lại trực tiếp của phần tử. Ví dụ, VDR tinh khiết
khơng liên kết với VDRE có ái lực cao. Thay vào đó, RXR được yêu cầu để liên
kết có ái lực cao giữa VDR và VDRE. Sự khơng đối xứng của mơ-típ lặp lại trực
tiếp làm cho bộ biến đổi VDR-RXR liên kết với VDRE với một cực xác định, với
RXR chiếm 50 nửa vị trí và VDR chiếm 30 nửa vị trí.

Hình 4: Heterodimer VDR-RXR tương tác VDRE

Một vai trị quan trọng cho phối tử 1,25(OH)2D3 trong q trình hoạt hố vận
chuyển là tăng cường đáng kể ở sự hình hình của heterodimer VDR-RXR và tương
tác sau đó của heterodimer với VDRE. Khi phối tử liên kết với nhau, có thể thấy

rằng sự giảm xuống của 1,25(OH)2D3 trong quá trình hình thành của homodimer
VDR và đồng thời là sự gia tăng trong sự hình thành heterodimer của VDR với
RXR. Những thay đổi do phối tử gây ra trong tương tác VDR-RXR có thể là do
các cấu trúc VDR bị thay đổi làm gián đoạn các homodimer yếu của VDR (không
phải là phối tử) và thúc đẩy q trình dị heterodimer hóa VDR với RXR. Sự tương
6


tác của VDR và RXR tạo ra một phức hợp dị số có khả năng cao để liên kết các
VDRE giống DR-3 và sau đó ảnh hưởng đến q trình phiên mã. Do đó,
heterodimer VDR-RXR là phức hợp hoạt hố chính liên quan đến việc điều khiển
các promoter DR-3 VDRE. Điều thú vị là VDREs có thể hoạt động ở khoảng cách
rất xa. Một khái niệm hiện đang xuất hiện đó là VDREs tồn tại ở những vị trí rất
xa (>50 kb) so với vị trí khởi đầu phiên mã và tại vị trí ở cả phía trên và phía dưới
của vị trí bắt đầu.
VDREs tự nhiên đã được xác định là cung cấp khơng chỉ một tác động lên
trình tự DNA mà là làm trung gian cho sự ảnh hưởng lên quá trình phiên mã của
VDR. Các biến thể trên motif DR-3 củaVDREs đã được xác định trong các yếu tố
trung gian khả năng đáp ứng với Vitamin D trong gene Calbindin D 9k và Calbindin
D28k. Hơn nữa, một vài yếu tố tổng hợp với vùng đệm lớn và sự sắp xếp ngược có
thể làm trung gian cho khả năng đáp ứng Vitamin D trong những điều kiện nhất
định. Có khả năng là ái lực của VDR đối với các yếu tố khơng điển hình này có
thể khác với ái lực của mơ típ DR-3 thơng thường, làm bổ sung thêm mức độ phức
tạp về quy định cho quá trình biểu hiện gene qua trung gian VDR.
Các biến thể khác của VDREs có thể dẫn đến sự điều hồ biểu hiện gene cụ
thể. Cả promoter PTH của chuột và promoter PTHrP của người đều chứa các
VDRE âm tính (nVDRE) gần giống với trình tự VDRE tương đồng. Các nVDRE
này được liên kết bởi các homodimer VDR hoặc bởi các heterodimer VDR / RXR
và sau đó được điều tiết thấp xuống.
Một loại khác của nVDRE là bao gồm các mô típ kiểu E-box (5’ – CATCTG

– 3’), được xác định trong các promoter của gene CTP27B1, PTH và PTHrP ở
người, gene PTH ở người và gene PTHrP ở người. Các nVDRE này được liên kết
bởi một yếu tố phiên mã dạng xoắn-vòng-xoắn (helix-loop-helix), được gọi là
repressor VDR tương tác và hoạt động phiên mã khi khơng có 1,25(OH) 2D3. Khi
khơng có 1,25(OH)2D3, VDIR nhờ vào sự hoạt động của CBP / p300 HAT để thúc
đẩy phiên mã. Tuy nhiên, khi có sự hiện diện của 1,25(OH) 2D3, các phối tử
heterodimer VDR / RXR liên kết với các repressor của VDR tương tác nVDRE.
Điều này dẫn đến sự phân giải của chất đồng hoạt hoá CBP / p300 HAT, thu nhận
các histone deacetylase và corepressor NCoR / SMRT. Vì thế, chromatin sau đó
được tái tạo lại và q trình phiên mã bị ức chế.
2.4.2 Mối liên hệ giữa VDR và bộ máy phiên mã
Việc điều hòa phiên mã qua trung gian VDR liên quan đến một chuỗi phức
tạp các tương tác đại phân tử phức tạp xảy ra theo kiểu phối hợp tạm thời. Các
thành phần phiên mã khác liên kết với phối tử heterodimer VDR / RXR có thể
được phân thành hai loại chung: yếu tố phiên mã chung và protein điều hòa.
Sự tương tác lẫn nhau của VDR với nhóm yếu tố phiên mã chung, dẫn đến
liên hệ trực tiếp với phức hợp tiền khởi đầu (PIC), có thể tạo điều kiện thuận lợi
cho việc lắp ráp hoặc tuyển dụng PIC và do đó kích thích phiên mã bởi RNA Pol
7


II. Tương tác giữa chất chuyển hóa với PIC có thể xảy ra thông qua các protein
tiếp hợp chẳng hạn như các yếu tố được liên kết với protein có liên kết TATA,
hoặc thông qua tương tác trực tiếp với các yếu tố phiên mã cốt lõi khác. TFIIB có
thể là một mục tiêu chính vì nó được biết đến với khả năng tương tác trực tiếp với
VDR và làm tăng q trình phiên mã được kích hoạt bởi vitamin D trong các
nghiên cứu biểu hiện gene nhất thời. Thật vậy, sự khác biệt trong hoạt động của
các isoform VDR ở vị trí đầu cuối NH 2 được cho là do tương tác khác biệt với
TFIIB. Từ đó, sự hỗ trợ này có vai trị quan trọng đối với tương tác VDR-TFIIB
trong việc xác định tồn bộ sự hoạt hố vận chuyển tiềm năng của cấc phối tử

VDR.
Ngoài sự liên hệ trực tiếp với bộ máy phiên mã nói chung, phối tử VDR cũng
được liên kết với PIC phiên mã bởi các yếu tố điều hịa NR. Các tính chất chức
năng chung của các yếu tố điều hoà NR là khả năng tương tác với các NR và kiểm
soát phản ứng phiên mã của chúng với phối tử. Các yếu tố điều hịa NR được phân
loại thành chất đồng kích hoạt (coactivator) hoặc chất đồng ức chế (corepressor),
và chúng hỗ trợ trong việc cảm ứng kích hoạt hoặc ức chế của quá trình phiên mã
trung gian của phối tử hoặc thụ thể.

8


Hình 5: Sự tương tác của VRD lên hệ thống phiên mã

Chất đồng kích hoạt NR có thể hoạt động như cầu nối đại phân tử giữa thụ
thể và bộ máy phiên mã, vai trò hỗ trợ trong việc lắp ráp hoặc thúc đẩy sự ổn định
của PIC. Hơn nữa, một số protein đồng kích hoạt hoặc sở hữu các hoạt động của
protein histone acetyltransferase (HAT) có sẵn hoặc nhờ vào các protein khác có
hoạt động HAT (ví dụ: CBP / P300).
Q trình acetyl hóa các histone gần promoter có lẽ đã dẫn đến sự lỏng lẻo
của cấu trúc nhiễm sắc và khả năng tiếp cận của promoter trong bộ máy phiên mã.
Các chất đông tụ được đặc trưng tốt nhất là họ chất đông tụ thụ thể steroid (SRC)
của các chất đồng hoạt hoá NR bao gồm: SRC-1 (NCoA-1), SRC-2 (GRIP-1,
TIF2, NCoA-2) và SRC -3 (pCIP, RAC3, ACTR, AIB-1, TRAM-1).
Các nghiên cứu về cấu trúc của các thụ thể có liên quan đã cung cấp cái nhìn
sâu sắc về cơ chế tương tác do phối tử gây ra của VDR với các chất đồng hoạt hoá
SRC. Người ta giả thuyết rằng phối tử 1,25(OH) 2D3 thúc đẩy tương tác với chất
đồng kích hoạt bằng cách tạo ra sự tái định vị của chuỗi xoắn hoạt hóa AF-2, hoặc
chuỗi xoắn H12. Ở trạng thái không phối tử, miền AF-2 (xoắn H12) sẽ ra khỏi lõi
hình cầu của LBD, trong khi ở trạng thái phối tử thì miền AF-2 được gấp lại trên

miền lõi hình cầu LBD. Một trạng thái của quá trình gấp xoắn H12 là tạo ra một
nền tảng hoặc bề mặt tương tác protein mà qua đó các protein đồng hoạt hoá như
SRC cầu nối hiệu quả với VDR. Vị trí trong các protein đồng kích hoạt mà tương
ứng với tương tác này được gọi là NR hoặc hộp NR. Đây là một chuỗi xoắn lưỡng
cực bao gồm trình tự lõi tương đồng LXXLL. Sự tương tác này rất cần thiết cho sự
hoạt hoá vận chuyển được trung gian qua VDR.

Hình 6: Thụ thể vitamin D trải qua một sự thay đổi cấu trúc khi liên kết với hormone.

(VDR liên kết phối tử và điều này gây ra sự thay đổi cấu trúc trong miền AF-2 để bẫy phối tử
trong túi liên kết. Sự thay đổi này cũng tạo ra một khe hở hoặc bề mặt kỵ nước trên VDR mà các
mơ-típ LXXLL trong các protein coactivator sử dụng để gắn vào VDR.)

Một phức hợp đa protein lớn được gọi là Mediator D là một chất đồng kích
hoạt khác cần thiết cho quá trình phiên mã qua trung gian VDR. Chất trung gian D
còn được gọi là protein tương tác VDR (DRIP), phức hợp protein kích hoạt thụ thể
tuyến giáp và phức hợp chất trung gian động vât có vú. Phức hợp Mediator D bao
gồm ít nhất 10 protein khác nhau được kết nối bởi Med220, tương tác trực tiếp với
9


heterodimer VDR/RXR thơng qua một trong hai mơ típ LXXLL. DRIP cần thiết
cho quá trình phiên mã qua trung gian VDR in vitro từ các bản mẫu nhiễm sắc.
Tuy nhiên, vì phức hợp DRIP khơng chứa bất kỳ SRC nào và khơng có hoạt
động HAT, nên nó dường như thúc đẩy q trình phiên mã qua trung gian NR
thơng qua các cơ chế riêng biệt. Đặc biệt, DRIP dựa trực tiếp vào holoenzyme
RNA polymerase II để VDR hoạt hóa 1,25(OH)2D3, cho thấy DRIP có thể đóng vai
trị là cầu nối giữa VDR và bộ máy phiên mã lõi. Thật vậy, các nghiên cứu kết tủa
miễn dịch nhiễm sắc thể cho thấy DRIP đi vào phức hợp phiên mã muộn hơn so
với chất đơng hóa SRC, vai trị quan trọng trong việc hỗ trợ với mới của các lớp

chất đơng hóa này trong q trình chuyển hóa qua trung gian NR.
Nhiều loại chất điều hịa khác đã được mơ tả là tương tác thông qua các cơ
chế riêng biệt và ảnh hưởng đến sự điều hòa phiên mã qua trung gian VDR ở các
bước sớm và muộn trong quy trình. NCoA62 / SKIP, một protein đồng kích hoạt
VDR duy nhất thiếu mơ típ LXXLL và tương tác chọn lọc với heterodimer VDRRXR theo cách độc lập với AF2. NCoA62 / SKIP đi vào phức hợp điều hòa phiên
mã theo SRC và phức hợp trung gian và liên kết này là rất chặt chẽ với phức hợp
thể ghép nối (spliceosome) RNA. Một số nghiên cứu về chức năng của phức hợp
này cho thấy vai trò của NCoA62/SKIP trong việc nối các bản sao RNA sinh ra là
kết quả từ quá trình phiên mã được kích hoạt bởi VDR. Do đó, NCoA62/SKIP đại
diện cho một nhóm các chất đồng kích hoạt có thể hoạt động ở các bước xa trong
cơ chế truyền mã qua trung gian NR bằng cách kết hợp hai quá trình trong nhân,
sự phiên mã và xử lý RNA. Các hoạt động kết hợp của nhiều loại protein điều hòa
khác nhau đảm bảo phản ứng hiệu quả và nhanh chóng của tế bào đối với Vitamin
D và sự điều hoà phiên mã trung gian VDR.

10


III. MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D ĐẾN
SỰ BIỂU HIỆN GENE
3.1. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của Vitamin D lên các gene THP-1.
3.1.1 Mục đích thí nghiệm
Nhằm cung cấp danh sách rút gọn các gene mục tiêu vitamin D có tầm quan
trọng chính trong hệ thống miễn dịch. Trên cơ sở dữ liệu toàn bộ bộ gene được
công bố cho các tế bào THP-1, tác giả đã phân tích hồ sơ bộ gene của các gene này
và động lực của phản ứng phiên mã của chúng đối với kích thích bằng
1,25(OH)2D3. Điều này cho phép phân loại các gene mục tiêu thành các nhóm đại
diện cho các chức năng sinh lý khác nhau của vitamin D trong từng trường hợp
miễn dịch.
3.1.2 Các bước chính

Nghiên cứu bao gồm ba bước chính:
Bước 1: Kiểm tra danh sách gene đích của vitamin D
Sử dụng ba bộ dữ liệu RNA-seq khác nhau, được phân tích bằng thuật tốn
DESeq2 cho các gene biểu hiện khác biệt. Tập dữ liệu THP-1 đã được lọc bằng
phương pháp machine learning, bản đồ tự tổ chức (self-organizing map (SOM))
hoặc cho 100 gene thể hiện hoạt động cơ bản cao nhất (khả năng cảm ứng (thay
đổi nếp gấp (FC)) hoặc mức ý nghĩa (p-value thấp nhất).
Các PBMC được xử lý in vitro được sử dụng có lọc hoặc không được lọc cho
100 gene hàng đầu liên quan đến các hoạt động cơ bản, FC hoặc p-value. Dữ liệu
PBMC in vivo không được lọc thêm. Biểu đồ Venn được tạo bằng cách sử dụng
webtool jvenn ( />Bước 2: Đặc tính biểu sinh của chất tăng cường và vùng TSS
Dữ liệu tồn bộ epigenome được cơng bố cho các tế bào THP-1 đã được sử
dụng. Bao gồm dữ liệu ChIP-seq của VDR, H3K27ac và H3K4me3 cũng như dữ
liệu FAIRE-seq.
Sử dụng trình duyệt IGV trên tất cả các chất tăng cường liên kết VDR 1 Mb
upstream và downstream với TSS của gene cũng như chính các vùng TSS. Chúng
được kiểm tra trực quan để tìm liên kết với VDR, đồng thời có thể phát hiện các
điểm đánh dấu trên nhiễm sắc hoạt động. Sau đó, sự phân loại VDR và khả năng
đáp ứng có ý nghĩa thống kê (p <0,05) ở việc xử lý 1,25 (OH) 2D3 của chất tăng
cường và vùng TSS sẽ được kiểm tra dựa trên dữ liệu được cung cấp bởi các dữ
liệu công bố tương ứng.
Có ba vị trí liên kết VDR ở phạm vi 20kb, một trong số ba vị trí đó cần phải
là vị trí bền vững hoặc tạm thời, dấu H3K27ac liên tiếp xuất hiện trong tồn bộ
chất tăng cường của nó thì sẽ đáp ứng được tiêu chí của một chất siêu tăng cường.
11


Chất tăng cường đơn gần nhất với TSS mang vị trí VDR bền vững hoặc tạm thời
một cách mạnh mẽ được chọn.
Các mô tả thông tin về epigenome của vùng TSS cũng được kiểm tra về khả

năng đáp ứng có ý nghĩa về mặt thông kê (p<0,05) với việc xử lý 1,25(OH) 2D3. Ở
những vị trí cần thiết, độ phóng đại cao hơn sẽ được sử dụng để phân biệt chất
tăng cường gần TSS và liên kết TSS trực tiếp.
Bước 3: Phân tích sự biểu hiện gene phụ thuộc vào thời gian.
Lựa chọn 3 mốc thời gian (2,5 ,4 và 24 giờ) để kích thích 1,25 (OH) 2D3 trong
các tế bào THP-1. Mục đích phân loại gene mục tiêu Vitamin D sơ cấp hoặc thứ
cấp (có ý nghĩa thống kê (p <0,05) tăng biểu hiện trong vòng 4 giờ).
Các gene được phân loại thành bậc ba (trên cùng, giữa và thấp) theo hoạt tính
cơ bản (mức độ biểu hiện của kiểm sốt dung mơi), khả năng cảm ứng (FC ở 24
giờ) và độ nhạy (giá trị p ở 24 giờ). Việc phân loại các gene dựa trên độ dốc của
đường biểu hiện của chúng, phần lớn tương quan với khả năng cảm ứng của chúng
(nhóm 1: đường cong dốc nhất, nhóm 2: mức tăng trung bình, nhóm 3: khơng tăng
chính sau 4 giờ).
3.1.3 Kết quả.
3.1.3.1 Lựa chọn các gene chính có liên quan đến miễn dịch
Năm danh sách các gene mục tiêu vitamin D được lấy từ hai loại tế bào
(THP-1 và PBMC), hai loại xử lý (1,25(OH) 2D3 in vitro hoặc vitamin D3 bolus in
vivo) và ba cách lọc (SOM, top 100 cho hoạt động cơ bản, FC và giá trị p cũng
như không lọc), đã dẫn đến danh sách 34 gen, 15 gene trong số đó có liên quan
đến chức năng miễn dịch.
Biểu đồ Venn đại diện cho các gene đích vitamin D phổ biến trong tế bào
THP-1 được kích thích in vitro trong ba lần lặp lại sinh học trong 24 giờ với
1,25(OH)2D3; PBMC của 12 cá nhân được xử lý in vitro ở một lần lặp lại trong 24
giờ với 1,25 (OH)2D3; và PBMC của năm người được bổ sung một lần trong 24
giờ với một liều vitamin D3.
DESeq2 đã thực hiện xác định các gene biểu hiện khác biệt trong cả ba bộ dữ
liệu, nhưng THP-1 và PBMC được xử lý in vitro đều được lọc theo hai cách tiếp
cận khác nhau. Ba mươi bốn gene đã được chọn để kiểm tra thêm, 3 trong số đó
được tìm thấy trong tất cả năm bộ dữ liệu (giữa) và 31 gene khác được chồng lên
nhau trong bốn trong số năm danh sách. Các gene liên quan đến miễn dịch được

đánh dấu bằng màu đỏ.

12


Hình 7: Các gene đích chính của vitamin D trong các loại tế bào liên quan đến miễn dịch.

3.1.3.2 Hồ sơ biểu sinh của 15 gene mục tiêu chính
Sử dụng dữ liệu đã công bố cho các tế bào THP-1, hồ sơ biểu sinh của 15
gene mục tiêu vitamin D được chọn đã được kiểm tra 1 Mb upstream và
downstream của TSS cho sự liên kết phụ thuộc 1,25(OH) 2D3 của VDR, các dấu
hiệu histone của chất nhiễm sắc hoạt động (H3K27ac) và vùng TSS hoạt động
(H3K4me3) cũng như chất nhiễm sắc có thể tiếp cận được. Các gene được phân
loại thành bốn lớp dựa trên việc VDR gắn với chất tăng cường siêu cấp hay chất
tăng cường đơn lẻ và liệu những chất tăng cường này có cho thấy phản ứng có ý
nghĩa thống kê (p <0,05) với phương pháp điều trị 1,25 (OH) 2D3 ở mức độ ít
nhất một trong số bốn bộ dữ liệu toàn epigenome (Bảng 1).

13


Bảng 1: Phân loại biểu sinh của các gene mục tiêu vitamin D dựa trên chất siêu tăng
cường hoặc chất tăng cường đơn lẻ và khả năng đáp ứng của chúng với 1,25(OH)2D3.

(Các loại vị trí gắn kết với thụ thể vitamin D (VDR) tại các chất tăng cường được chỉ định là bền
(P), tạm thời (T) và chỉ trong 24 giờ.)

Hình 8: Các gene đích của vitamin D được điều hồ bởi các chất siêu tăng cường.

Trình duyệt IGV được sử dụng để hiển thị kết quả VDR ChIP-seq (màu đỏ)

thu được trong các tế bào THP-1 đã được xử lý trong 24 giờ với 1,25(OH)2D3
14


(1,25D) hoặc dung môi (EtOH). Các chất tăng cường liên kết VDR được tô màu
xám và các vùng TSS phụ thuộc phối tử của các gene mục tiêu vitamin D có màu
đỏ.
Loại vị trí gắn kết VDR tại các chất tăng cường được chỉ định là bền (P), tạm
thời (T) và chỉ trong 24 giờ. Những dữ liệu này được so sánh với kết quả ChIP-seq
thu được trong cùng điều kiện đối với dấu hiệu histone của chất nhiễm sắc hoạt
động (H3K27ac, xanh lục) và vùng TSS hoạt động (H3K4me3, tím), cũng như với
dữ liệu FAIRE-seq (xanh ngọc ).
Các đường cao điểm hiển thị dữ liệu đã hợp nhất từ ba lần lặp lại sinh học.
Cấu trúc gene được thể hiện bằng màu xanh lam và các gene đích của vitamin D là
CD14 (A) và THBD / CD93 (B) được đánh dấu bằng màu đỏ. Các vùng gene 1
Mb upstream và downstream của TSS trong gene đã được kiểm tra, nhưng chỉ các
khu vực liên quan đến sự điều hoà phụ thuộc 1,25(OH)2D3 được hiển thị.

Hình 9: Các gene mục tiêu của vitamin D được điều hoà bởi các chất tăng cường đơn lẻ.

Trình duyệt IGV được sử dụng để hiển thị kết quả VDR ChIP-seq (màu đỏ)
thu được trong các tế bào THP-1 đã được xử lý trong 24 giờ với 1,25(OH)2D3
(1,25D) hoặc dung môi (EtOH). Các chất tăng cường liên kết VDR có màu xám,
vùng TSS phụ thuộc phối tử có màu đỏ và vùng TSS khơng phụ thuộc phối tử có
màu xanh lam. Loại vị trí gắn kết VDR tại các chất tăng cường được chỉ định là
bền (P) hoặc tạm thời (T).
15


Những dữ liệu này được so sánh với kết quả ChIP-seq thu được trong cùng

điều kiện đối với dấu hiệu histone của chất nhiễm sắc hoạt động (H3K27ac, xanh
lục) và vùng TSS hoạt động (H3K4me3, tím) cũng như với dữ liệu FAIRE-seq
(xanh ngọc ). Các đường cao điểm hiển thị dữ liệu đã hợp nhất từ ba lần lặp lại
sinh học. Cấu trúc gene được hiển thị bằng màu xanh lam và các gene đích
vitamin D CAMP (A), TREM1 (B), ACVRL1 (C) và CEBPB (D) được đánh dấu
màu đỏ.
Tóm lại, đặc tính đặc trưng nhất của gene mục tiêu của vitamin D là các chất
tăng cường liên kết VDR của nó. Theo đó, cấu trúc biểu sinh của 15 gene quan
trọng chủ yếu được phân biệt bởi sự hiện diện của một chất siêu tăng cường so với
một chất tăng cường duy nhất và phản ứng của nó với 1,25 (OH)2D3.
3.1.3 Phản hồi năng động của hệ thống phiên mã
Phản ứng năng động của 15 gene quan trọng có liên quan đến miễn dịch với
vitamin D được phân tích dựa trên dữ liệu thời gian RNA-seq đã được công bố
trên các tế bào THP-1, đã được kích thích trong 2.5, 4 và 24 giờ với 1,25(OH)2D3.

Hình 10: Phản ứng động của biểu hiện gene với 1,25(OH)2D3

Dựa trên dữ liệu RNA-seq được công bố từ các tế bào THP-1 , sự gia tăng
biểu hiện sau khi kích thích 1,25(OH)2D3 của 15 gene chính được hiển thị cho hoạt

16


động cơ bản (kiểm sốt dung mơi) và các mốc thời gian 2.5, 4 và 24 giờ. Các gene
được phân thành ba nhóm dựa trên độ dốc của các đường cong biểu hiện.
Ngoại trừ gene FN1 và CEBPB, tất cả các gene khác đều là mục tiêu chính
của vitamin D. Đường cong về thời gian biểu hiện của các gene CD14, CAMP,
TREM1 và FN1 cho thấy mức tăng mạnh nhất, xác định nhóm 1. Các gene
LRRC25, THBD, MAPK13, THEMIS1, SEMA6B và LILRB thể hiện phản ứng
trung gian với 1,25 (OH ) 2D3 và được hình thành nhóm 2. Ngược lại, các gene

CD93, NINJ1, CEBPB, ACVRL1 và SRGN của nhóm 3 không cho thấy bất kỳ sự
gia tăng đáng kể nào sau 4 giờ, tức là ít nhiều có một đường cong nằm ngang.
Các thành viên của nhóm 1 được đặc trưng bởi hoạt tính cơ bản thấp và khả
năng cảm ứng cao. Điều thú vị là cả 4 gene trong nhóm này đều được điều chỉnh
bởi các chất tăng cường cảm ứng phối tử. Ngược lại, các gene trong nhóm 3 có
hoạt tính cơ bản từ trung bình đến cao nhưng khả năng cảm ứng thấp và các chất
tăng cường của chúng không nhạy cảm với vitamin D. Cuối cùng, các gene trong
nhóm 2 có hoạt tính cơ bản và khả năng cảm ứng ở mức trung bình.
Bảng 2: Hồ sơ phiên mã của các gene mục tiêu vitamin D quan trọng liên quan đến hệ
miễn dịch trong tế bào THP-1.
Gene Symbol

Primary
Target
Gene?

Basal
Activity

Fold change
(24 h)

Transcriptome
p-Value

Grou
p

CAMP
CD14

yes
yes

low
low

top
top

low
top

1
1

FN1

no

low

mid

mid

1

TREM1

yes

low

top

top

1

LILRB4
LRRC25

yes
yes

top
mid

low
top

mid
top

2
2

MAPK13

yes

low

mid

low

2

SEMA6B

yes

mid

top

mid

2

THBD

yes

top

mid

top

2

THEMIS2

yes

mid

mid

mid

2

ACVRL1
CD93

yes
yes

mid
top

low
low

mid
low

3
3

CEBPB

no

top

low

low

3

NINJ1

yes

mid

mid

top

3

SRGN

yes

top

low

low

3

Dựa trên dữ liệu RNA-seq được công bố về một khóa thời gian (2.5, 4 và 24
giờ) kích thích 1,25(OH)2D3 trong tế bào THP-1, 15 gene chính được phân loại là
mục tiêu vitamin D chính hoặc phụ và thành ba bậc (trên cùng, giữa và thấp) đối
với hoạt tính cơ bản của chúng (mức độ biểu hiện với sự kiểm sốt dung mơi), tính
17


cảm ứng của chúng (thay đổi gấp ở 24 giờ) và độ nhạy (giá trị p ở 24 giờ). Việc
phân loại các gene dựa trên độ dốc của phản ứng động của biểu hiện gene đối với
kích thích 1,25(OH)2D3.
Tóm lại ở nghiên cứu này, cấu hình biểu hiện gene phụ thuộc vào thời gian
của 15 gene quan trọng cho phép phân loại chúng thành ba nhóm, nghĩa là, chúng
thể hiện khả năng đáp ứng cao, trung bình và thấp đối với kích thích vitamin D.
Điều thú vị là các gene đáp ứng cao mang các chất tăng cường nhạy cảm với phối
tử, trong khi các chất tăng cường của các gene đáp ứng thấp khơng cho thấy phản
ứng với kích thích 1,25(OH)2D3.
3.2 Thử nghiệm về lập hồ sơ biểu hiện gene do vitamin D điều hồ:Tính đặc
hiệu của lồi và Tác động cụ thể của tế bào đối với sự trao đổi chất và miễn
dịch
3.2.1 Mục đích thí nghiệm

Vitamin D hoạt động sinh lý đa chức năng, bao gồm cả việc điều hồ hệ
thống miễn dịch thay vì với vai trị cổ điển của nó trong việc cân bằng nội môi Ca.
Trong các hoạt động đa nhiệm của Vitamin D, VDR và CYP27B1 biểu hiện rộng
lớn. Đáng chú ý, cả hai xuất hiện trong nhiều tế bào liên quan đến đáp ứng miễn
dịch bẫm sinh và miễn dịch đáp ứng, phù hợp với vai trò của 1,25D trong miễn
dịch.
Sự biểu hiện CYP27B1 được điều hoà bởi một mạng lưới cytokine phức tạp
trong các tế bào miễn dịch. 1,25(OH)2D3cũng thúc đẩy phản ứng miễn dịch tự
nhiên kháng vi sinh vật trong một số loại tế bào khác bởi cơ chế đa dạng, bao gồm
việc hướng dẫn sự biểu hiện của các peptide kháng vi sinh vật như là cathelicidin
(CAMP). Tín hiệu Vitamin D cũng ức chế nội bào sự phát triển của
Mycobacterium tuberculosis và tăng cường mạnh mẽ sản xuất interleukin (IL)- 1β
do nhiễm trùng ở đại thực bào của người.
Cảm ứng sự biểu hiện IL1B bởi 1,25D là trên loài cụ thể, điều này không xảy
ra trên chuột. Thật vậy, sự điều hòa bởi 1,25D của một số gene liên quan trong các
phản ứng miễn dịch bẩm sinh của con người, bao gồm cả các peptide kháng vi
sinh vật, dường như là đặc trưng cho con người / linh trưởng và khơng được bảo
tồn ở lồi gặm nhấm.
Mặc dù ngày càng có nhiều bằng chứng lâm sàng và dịch tễ học về các vai
trị sinh lý khơng phân loại của vitamin D, đặc biệt là vai trị của nó trong khả năng
miễn dịch, vẫn cịn nhiều điều cần phải tìm hiểu về các cơ chế phân tử bên dưới
những tác dụng này. Khi tín hiệu 1,25D thơng qua VDR hạt nhân để điều điều hồ
tiếp vào q trình phiên mã gen, nghiên cứu đã thực hiện một phân tích quy mơ
lớn về tìm hiểu biểu hiện gene ở người và chuột, hoặc nghiên cứu lập hồ sơ sự
biểu hiện gene RNA-seq để hiểu sâu về cơ chế cụ thể lên các mơ và lồi cụ thể của
các hoạt động của Vitamin D.
18


Số liệu thô được tổng hợp ở 80 nghiên cứu trên người và 14 nghiên cứu trên

chuột. Kết quả cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các vai trò sinh lý đa dạng của
tín hiệu vitamin D, cũng như đặc tính mơ và lồi của nó. Chúng chỉ ra rằng mặc dù
có sự trùng lặp đáng kể trong các quá trình sinh học được điều chỉnh bởi 1,25D ở
người và chuột, nhưng sự tương đồng trong các sự kiện điều hịa gene cụ thể thì bị
hạn chế. Phân tích sâu hơn về dữ liệu cho thấy các con đường mới của 1,25D trong
sự điều hoà miễn dịch trong tế bào người. Chúng bao gồm q trình dị hóa tế bào
cụ thể của các axit amin chuỗi nhánh (BCAAs) trong đại thực bào, mà mức độ của
chúng đóng vai trị là tín hiệu về tình trạng dinh dưỡng, kiểm sốt q trình
chuyển hóa và kích hoạt. Tóm lại, dữ liệu được tạo ra cung cấp một số hiểu biết
sâu sắc về hoạt động của vitamin D và sẽ cung cấp các nguồn tài nguyên có giá trị
cho các nghiên cứu cơ học về tín hiệu 1,25D trong tương lai.
3.2.2 Kết quả phân tích 94 cấu hình ở người và chuột có sẵn về biểu hiện
gene được điều chỉnh bởi 1,25D hoặc các chất tương tự của nó
Để nghiên cứu sâu về tác động của 1,25D hoặc các chất tương tự của nó đối
với sự biểu hiện gene và để xác định các khía cạnh chung và duy nhất của tín hiệu
vitamin D ở người và chuột, nghiên cưu đã phân tích các microarray hoặc hồ sơ
biểu hiện RNA-seq đã có sẵn.
Chỉ các bộ dữ liệu từ Array Express hoặc kho lưu trữ công khai Gene
Expression Omnibus với dữ liệu thô có sẵn mới được đưa vào, mang lại 80 hồ sơ
biểu hiện ở người và 14 chuột từ các tế bào biểu mô, nguyên bào sợi, tế bào
myelomonocytic, tế bào T, tế bào B, tế bào bạch cầu hạt và cơ.
Phân tích sự biểu hiện gene khác nhau được thực hiện bằng cách sử dụng
cùng một đường ống (Hình 11A) để đảm bảo rằng các kết quả mang lại giá trị so
sánh nhất. Nghiên cứu đã sử dụng gói LIMMA Bioconductor vì nó hoạt động rất
tốt trong nhiều cài đặt khác nhau cho cả microarray và thử nghiệm RNA-seq.
Danh sách củ sự biểu hiện khác nhau của các gene từ tập dữ liệu các loại tế bào
giống nhau đã được kết hợp và lọc ra trong nhiều cách để loại ra các gene xuất
hiện cả sự điều hoà lên và xuống.
Các gene đại diễn cho mỗi loại tế bào đã được chọn dựa theo tiêu chí: (1)
Các gene phải được điều chỉnh ít nhất 1,5 lần và P ≤ .10 trong các bộ dữ liệu riêng

lẻ; (2) các gene điều hịa lên khơng thể xuất hiện dưới dạng điều hịa xuống trong
bất kỳ tập dữ liệu nào của cùng một loại tế bào và ngược lại; và (3) bởi vì ít nhất 3
bộ dữ liệu có sẵn cho tất cả các loại tế bào ngoại trừ tế bào T (chỉ dành cho 1
nghiên cứu), các gene được điều chỉnh tăng hoặc giảm liên tục phải xuất hiện
trong ít nhất 3 bộ dữ liệu.
Số lượng gene quy định ít nhất gấp 1,5 lần trong ít nhất 3 nghiên cứu độc lập
cho mỗi loại tế bào được thể hiện trong Hình 11B; một biểu đồ Venn mô tả dữ liệu
từ 5 loại tế bào cho thấy phần lớn trong số này là duy nhất cho từng loại tế bào,
làm cơ sở cho tính đặc hiệu của tế bào đối với tín hiệu vitamin D (Hình 11C và
19


11D). (Lưu ý rằng số lượng gene duy nhất trong Hình 11B khác với số lượng gene
trong Hình 11C và 11D vì dữ liệu trong Hình 11B bao gồm tất cả 8 loại tế bào
trong bảng.)
Cho rằng nhiều tập dữ liệu được tạo từ các các tế bào được xử lý trong thời
gian dài với 1,25D, các gene được xác định đại diện cho sự kết hợp của các mục
tiêu trực tiếp và gián tiếp của tín hiệu vitamin D. Đáng chú ý, chỉ có 2 gene được
điều chỉnh lên ít nhất 1,5 lần trong 5 loại tế bào được khảo sát trong Hình 1C.
Khơng có gì đáng ngạc nhiên, chúng bao gồm CYP24A1, sản phẩm của nó mã hóa
enzyme làm suy giảm tín hiệu vitamin D và CLMN, mã hóa calmin, một protein
miền xuyên màng giống calponin kém đặc trưng mà đã được xác định trước đó là
một phần của dấu hiệu đáp ứng 1,25D trong ung thư vú.

20


Hình 11: Phân tích tồn diện về biểu hiện gene được điều hoà bởi 1,25D.
((A) Biểu diễn sơ đồ quy trình cơng việc để phân tích lại 80 nghiên cứu lập hồ sơ microarray
hoặc RNAseq ở người và 14 chuột về biểu hiện gene được điều hoà bởi 1,25D. (B) Danh sách các

gene được điều chỉnh tăng hoặc giảm 1,5 lần, được tổng hợp từ các loại tế bào khác nhau. Để
liệt kê trong bảng, các gene phải được điều hồ tương tự (tức là tăng hoặc giảm) trong ít nhất ba
bộ dữ liệu (ngoại trừ các tế bàoT, chỉ dành cho một tập dữ liệu đã có sẵn). (C, D) Biểu đồ Venn
minh họa sự chồng chéo một phần trong gene được điều chỉnh 1,5 lần bởi 1,25D trong tế bào
biểu mô, tế bào đơn bào, nguyên bào sợi, PBMC và tế bào bạch cầu hạt.)

21