TCNCYH 28 (2) - 2004

116
Activation-Induced Cytidine deaminase (AID) - phát minh
mới về cơ chế phân tử của quá trình tổng hợp kháng thể

TS. Tạ Thành Văn
Bộ môn Hóa-Hóa sinh - Trờng Đại học Y Hà Nội

Giới thiệu chung
Một trong những bt ng của sự kiện hoàn
tất bản đồ gen ngời là bộ gen ngời chỉ chứa
đựng khoảng 30.000 gen và điều đặc biệt là con
số này chỉ gấp đôi so với số gen của ruồi dấm
và côn trùng [1]. Với một lợng gen nhỏ nh vậy
rất khó lý giải cho các quá trình sinh học tinh vi
của loài ngời, đặc biệt là hoạt động của hệ
thần kinh và hệ miễn dịch. Một lời giải thích có
sức thuyết phục hơn cả cho mối tơng quan
giữa số lợng gen với các quá trình sinh học tinh
tế và phức tạp của con ngời là: Sự biến đổi các
thông tin di truyền diễn ra ngay sau khi con
ngời đợc sinh. Điều này có nghĩa rằng bộ gen
ngời không phải là bất biến mà nó tơng tự
nh một bức tranh sinh động của cuộc sống
luôn biến đổi [2].
Tại hệ miễn dịch, một loạt biến đổi về
thông tin di truyền đợc diễn ra trong suốt quá
trình biệt hóa của các tế bào lympho. Quá
trình tạo kháng thể bao gồm hai giai đoạn kế
tiếp nhau. Giai đoạn một là giai đoạn không

của chuỗi nặng (H chain) và chuỗi nhẹ (L
chain). Quá trình này tạo ra các đột biến điểm
với số lợng cao đến hàng triệu lần so với
bình thờng. Quá trình đột biến một cách
chọn lọc này đã tạo ra một thế hệ kháng thể
có ái lực cao với kháng nguyên. Do vậy CSR
và SHM tạo ra các sản phẩm hoàn toàn khác
hẳn nhau, từ các cơ chất là ADN cũng khác
hẳn nhau. Chính vì vậy CSR và SHM đợc coi
là hai quá trình có cơ chế phân tử hoàn toàn
khác biệt. Tuy nhiên sự phát hiện ra
activation-induced cytidine deaminase (AID),
enzyme xúc tác s loi b gốc amine ca
cytidine bởi nhóm nghiên cứu của Honjo, T.
(1999) đã xóa bỏ hoàn toàn quan niệm này.
Cho đến nay AID đợc coi là cầu nối duy nhất
giữa CSR và SHM.
AID, phát minh mới trong miễn
dịch học
1. Quá trình phát hiện ra AID
Bằng kỹ thuật thiết lập th viện ADN b
sung (cDNA library) để phân tích và so sánh
sự khác biệt giữa các gen của dòng tế bào
lympho CH12F3-2 trớc và sau khi kích thích
bởi các cytokine TGF-, IL-4 và CD40L (nhằm
tạo ra quá trình CSR), nhóm nghiên cứu của
TCNCYH 28 (2) - 2004
Honjo, T. đã phát hiện ra AID [3]. Lợng ARN
thông tin (mARN) của AID trong tế bào
CH12F3-2 có CSR cao gấp 10 lần so với các

hợp các gen V, D và J đã chọn lựa mỗi loại
chỉ một gen để tạo ra một gen tổ hợp (V) cho
tế bào lympho B. SHM tạo ra các đột biến
trên gen tố hợp V nhằm tạo ra dòng tế bào
lympho B có khả năng tạo ra kháng thể có ái
lực cao với kháng nguyên. CSR tái tổ hợp gen
V với các gen C khác nhau bằng cách cắt bỏ
các gen nằm giữa hai gen công tắc (S). ADN
cắt bỏ tạo thành AND vòng.
2. Giả thiết về cơ chế hoạt động của
AID trong quá trình tái tổ hợp gen
immunoglobulin
AID đợc đánh giá là lĩnh vực nóng bỏng nhất
trong các ngành Y Sinh học trong vòng ba năm
trở lại đây. Tính từ khi đợc phát hiện vào năm
1999 đến nay trên thế giới đã có trên 150 công
To hop gen VDJ
n
R)
dot bien cho
loc (SHM)
ta'i to hop gen
(CS
san pham
trung gian
gen V
dot bien
ADN vo`ng tu do
S S S S S S
V

ADN vũng t do
t bin
chn lc
(SHM)
Tỏi t hp gen
(CSR)
T chc
lympho
ngoi
vi
Sn phm
trung gian
Gen V
t bin
TCNCYH 28 (2) - 2004

118
trình khoa học liên quan đến AID đã đợc công
bố trên các tạp chí khoa học nổi tiếng nhất. Các
nhà khoa học đang cố gắng tìm ra cơ chế phân
tử của AID trong việc điều hòa hai quá trình CSR
và SHM đồng thời tìm hiểu nguồn gốc và cơ chế
của một số bệnh miễn dịch bẩm sinh liên quan
đến AID để từ đó nghiên cứu ứng dụng trong
điều trị. Hiện nay có hai giả thuyết về cơ chế hoạt
động của AID. Honjo, T. và cộng sự cho rằng
AID đóng vai trò nh APOBEC-1, trong đó AID
tác động trực tiếp lên các mRNA mà các mARN
này mã hóa tổng hợp các protein enzyme xúc
tác hai quá trình CSR và SHM [2, 4, 7]. Một số

lympho siêu vi. Tạ Thành Văn và cộng sự đã
đa các gen AID đột biến này vào hệ
retrovirus vector sau đó gây nhiễm vào tế bào
lympho B của chuột nhắt đã bị loại bỏ gen
AID (AID knock out mice) và dòng tế bào sợi
NIH3T3 mang gen cơ chất cho SHM (mutated
GFP gene) để nghiên cứu quá trình CSR và
SHM in vitro [7]. Kết quả cho thấy đại đa số
các gen AID đột biến mất cả hai hoạt tính
CSR và SHM. Tuy nhiên gen AID đột biến tại
17 acid amin đầu C tận vẫn duy trì hoạt tính
SHM trong đó CSR hoàn toàn bị loại bỏ [7, 8].
Sử dụng kỹ thuật tủa miễn dịch (immuno-
precipitation) kết hợp với Western blot, tác giả
đã đa ra bằng chứng khẳng định thể hoạt
động của AID là dimer hoặc multimer. Bằng
siêu ly tâm phân tích sử dụng dòng tế bào
NIH3T3 chuột tổng hợp AID của ngời đợc
kết hợp với một phần của estrogen receptor
(ER) trong đó quá trình tổng hợp và hoạt hóa
AID-ER đợc điều hòa bởi tetracycline
promoter và 4-hydroxytamoxifen thông qua
estrogen receptor, Tạ Thành Văn và cộng sự
lần đầu tiên đã chứng minh thể hoạt động của
AID là một phức hợp có trọng lợng phân tử
rất lớn (3000 kDa) mà trong thành phần có
mRNA và HS 90 (heat shock protein 90) các
co-factor và các protein khác. Phát hiện này
có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu
cơ chế hoạt động phân tử của AID.

Tài liệu tham khảo
1. Venter, J. C., Adams, M. D., Myers,
E. W. et al. The sequence of the human
genome. Science 291, 1304-1351, (2001).
2. Honjo, T., Kinoshita, K., Muramatsu,
M. Molecular mechanism of class switch
recombination: linkage with somatic
hypermutation. Ann. Rev. Immunol. 20, 165-
196 (2002).
3. Muramatsu, M., Sankaranand, V. S.,
Anant, S. et al. Specific expression of
activation-induced cytidine deaminase (AID),
a novel member of the RNA-editing
deaminase family in germinal center B cells.
J. Biol. Chem. 274, 18470-18476 (1999).
4. Doi, T., Kinoshita, K., Ikegawa, M.,
Muramatsu, M. & Honjo, T. De novo protein
synthesis is required for the activation-
induced cytidine deaminase function in class-
switch recombination. Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 100, 2634-2638 (2003).Petersen-Mahrt,
S. K., Harris, R. S. & Neuberger, M. S. AID
mutates E. coli suggesting a DNA
deamination mechanism for antibody
diversification. Nature 418, 99-103 (2002).
5. Dickerson, S. K., Market, E., Besmer,
E. & Papavasiliou, F. N. AID mediates
hypermutation by deaminating single
stranded DNA. J. Exp. Med.197, 1291-1296
(2003).

120
addition, active AID forms multimer and huge complex including target mRNA, co-factors and some
other proteins.