CNSH. Bạch Ngọc Gia Bảo, Nguyễn Thu Hương, Nguyễn Phan Diễm My, Nguyễn Huỳnh Huế Tuyết – IVFMD Phú Nhuận

1. Giới thiệu
Trong thập kỷ qua cùng với sự phát triển của công nghệ gen, di truyền biểu sinh ngày càng được quan tâm hơn trong nghiên cứu lâm sàng, với những nghiên cứu tập trung vào sự biến đổi xung quanh phân tử DNA để điều chỉnh mức độ biểu hiện gene trên các phân tử DNA đó mà không làm thay đổi trình tự nucleotide. Các cơ chế di truyền biểu sinh cơ bản được biết đến gồm methyl hóa DNA, biến đổi histon và hoạt động điều hòa các RNA không mã hóa. Trong mRNA của sinh vật nhân thực, N6-methyladenosine (m6A) được xem là biến đổi RNA phổ biến nhất [1]. m6A được tạo ra bởi quá trình methyl hóa nguyên tử nitơ thứ sáu của adenine trong phân tử RNA [2]. Quá trình biến đổi m6A được điều hoà bởi ba nhóm protein chính (hệ thống m6A): nhóm enzyme gắn nhóm methyl (methyltransferases-writers), chịu trách nhiệm gắn các nhóm methyl vào vị trí nitơ thứ sáu của adenine trong RNA, với các thành phần tiêu biểu như METTL3, METTL14 và WTAP; nhóm enzyme khử methyl (demethylases-erasers) gồm FTO và ALKBH5, có vai trò khử nhóm methyl nhằm duy trì trạng thái cân bằng quá trình methyl hóa và cuối cùng là nhóm protein nhận diện m6A (readers), góp phần ổn định quá trình dịch mã và bảo vệ RNA, với các thành phần chính như YTHDC1, YTHDC2 và YTHDF [1].
Hiện nay, một số nghiên cứu đã cho thấy có mối liên quan giữa biến đổi m6A và quá trình sinh tinh. Gang Bai và cộng sự (2022) chứng minh rằng sự m6A có tham gia vào quá trình điều hòa các tế bào mầm sinh tinh [3]. Ngoài ra, Shuai Liu và cộng sự (2021) cũng báo cáo rằng m6A đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất và phát triển của tinh trùng [1]. Bài tóm tắt này sẽ cung cấp thông tin về mối liên hệ giữa quá trình biến đổi m6A và vô sinh nam
 
2. Vai trò của quá trình biến đổi m6A đối với quá trình sinh tinh
2.1. Sự ổn định của mRNA:
Các biến đổi m6A đóng vai trò quan trọng trong điều hoà biểu hiện gen thông qua việc kiểm soát sự ổn định mRNA và tổng hợp protein, duy trì mức protein phù hợp trong từng giai đoạn của quá trình sinh tinh. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng YTHDF2, một enzyme nhận diện m6A, là trung gian cho quá trình phân hủy mRNA và sự biệt hóa tế bào sinh tinh [4].
2.2. Hiệu quả dịch mã mRNA:
Các biến đổi m6A tăng cường hiệu quả dịch mã của mRNA, thông qua việc đẩy nhanh quá trình tổng hợp các protein cần thiết cho quá trình sinh tinh. YTHDF1 nhận diện các m6A và tạo điều kiện thuận lợi cho sự gắn kết giũa ribosome và mRNA giúp quá trình dịch mã diễn ra hiệu quả hơn. Nhờ vào m6A mà các protein thiết yếu cho quá trình sinh tinh được tổng hợp nhanh chóng và với số lượng đầy đủ [4].
2.3. Cắt nối RNA:
Các biến đổi m6A cũng ảnh hưởng đến việc cắt nối mRNA, tạo ra các isoform mRNA khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các giai đoạn khác nhau của quá trình sinh tinh. Protein YTHDC1 nhận diện các m6A trong nhân tế bào và ảnh hưởng đến sự tập hợp của các yếu tố cắt nối, từ đó điều hòa quá trình cắt nối mRNA. Điều này cho phép sản xuất các isoform protein đa dạng, cần thiết cho các quá trình phát triển tinh trùng [4]
2.4. Tương tác giữa RNA và Protein:
Các biến đổi m6A điều chỉnh cấu trúc bậc hai của RNA, ảnh hưởng đến tương tác RNA–protein. Cơ chế điều hòa này cần thiết cho sự vận chuyển, định vị và dịch mã của mRNA trong quá trình sinh tinh. Bằng cách thay đổi cấu trúc RNA, các m6A tạo điều kiện thuận lợi hoặc cản trở sự gắn kết của các protein đặc hiệu, từ đó điều chỉnh số phận và chức năng của mRNA được tạo ra. Điều này đảm bảo rằng các mRNA được xử lý và dịch mã đúng thời điểm và đúng vị trí, một việc rất quan trọng cho sự phát triển và trưởng thành của tế bào tinh trùng [4].
 
3. Mối liên hệ giữa bất thường biến đổi m6A và vô sinh nam
Các nghiên cứu chỉ ra rằng những thay đổi bất thường của m6A có thể gây rối loạn quá trình sinh tinh thông qua những thay biến đổi trong ba yếu tố chính của hệ thống m6A.
3.1. Enzyme gắn nhóm methyl trong quá trình sinh (Methyltransferases-writers)
Xu và cộng sự (2017) đã chứng minh rằng mất METTL3 trong tế bào mầm sinh tinh làm cản trở đến sự biệt hoá của tinh nguyên bào và khởi động quá trình giảm phân, từ đó cho thấy enzyme này cần thiết cho quá trình sinh tinh ở động vật có vú [5]. Lin và cộng sự (2017) cũng phát hiện METTL3 và METTL14 cùng hiện diện trong nhân tế bào mầm sinh tinh. Sự thiếu hụt m6A do bất hoạt hai enzyme này có thể gây tăng sinh quá mức tinh nguyên bào, dẫn đến cạn kiệt các tế bào gốc sinh tinh [6]. Chen và cộng sự (2020) chỉ ra rằng mối liên hệ tiêu cực giữa METTL14 và cơ chế tự thực của tế bào gốc tinh hoàn, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp testosterone. Nghiên cứu này cung cấp thêm thông tin giúp gợi ý hướng điều trị cho tình trạng vô tinh và thiểu tinh ở nam giới suy giảm testosterone [7].
3.2. Enzyme khử nhóm methyl trong quá trình sinh tinh (Demethylases-erasers)
Tang và cộng sự (2018) đã chứng minh rằng việc loại bỏ có chủ đích gen ALKBH5 ở chuột đực dẫn đến giảm kích thước tinh hoàn, tăng tỷ lệ tế bào mầm sinh tinh chết theo chương trình, làm suy giảm hoạt động của tế bào mầm và cản trở quá trình giảm phân. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện rằng m6A có xu hướng gắn vào vùng 3’-UTR của các mRNA dài, những mRNA này sẽ bị phân hủy trong quá trình sinh tinh nhằm duy trì sự ổn định và ngăn chặn hiện tượng ghép nối bất thường tạo ra các bản sao ngắn hơn và dễ bị thoái hóa. ALKBH5 sẽ điều chỉnh quá trình methyl hoá m6A, đảm bảo quá trình cắt nối mRNA và phân huỷ mRNA diễn ra chính xác. Vì vậy, thiếu hụt ALKBH5 sẽ làm rối loạn sự ổn định của các mRNA dài, dẫn đến rối loạn sinh tinh và giảm khả năng sinh sản ở nam giới [8].
3.3. Protein nhận biết m6A trong quá trình sinh tinh (Readers)
Các nghiên cứu trước đây cho thấy YTHDC2 giúp tăng hiệu quả dịch mã của các gen mục tiêu, tức là gen mà YTHDC2 nhận diện thông qua vị trí gắn m6A. Protein này biểu hiện mạnh mẽ ở tinh hoàn, cho thấy vai trò chuyên biệt trong cơ quan sinh sản nam giới. Nghiên cứu trên mô hình chuột cho thấy việc loại bỏ YTHDC2 khiến quá trình giảm phân và biệt hoá của tế bào mầm sinh tinh bị dừng lại dẫn đến mất khả năng sinh sản [1]. Huang và cộng sự (2020) cho thấy YTHDF2 điều chỉnh sự kết dính và tăng sinh của tinh nguyên bào thông qua cơ chế phân huỷ m6A/mRNA. Cụ thể, YTHDF2 gắn vào các mRNA đã methyl hoá m6A của các gen thuộc họ MMPs có trong tinh nguyên bào, thúc đẩy quá trình phân huỷ chúng. Từ đó ảnh hưởng đến sự tương tác giữa tế bào và chất nền ngoại bào trong quá trình sinh tinh [9].
4. Kết luận
Quá trình biến đổi RNA N6-methyladenosine đóng vai trò quan trọng trong điều hoà quá trình sinh tinh. Cho đến nay, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào mối liên hệ giữa m6A và rối loạn sinh tinh, các nghiên cứu về ảnh hưởng của bất thường biến đổi m6A và vô sinh nam vẫn còn hạn chế. Nhiều nghiên cứu với dữ liệu lớn hơn cần được thực hiện để có thể hiểu rõ về cơ chế của các biến đổi m6A, từ đó mở ra hướng tiếp cận mới trong chẩn đoán và điều trị vô sinh nam liên quan đến rối loạn biểu sinh.
 
5. Tài liệu tham khảo
[1] Liu, S., Lao, Y., Wang, Y., Li, R., Fang, X., Wang, Y., ... & Dong, Z. (2021). Role of RNA N6-methyladenosine modification in male infertility and genital system tumors. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 9, 676364.
[2] Liu, Z., Gao, L., Cheng, L., Lv, G., Sun, B., Wang, G., & Tang, Q. (2023). The roles of N6-methyladenosine and its target regulatory noncoding RNAs in tumors: classification, mechanisms, and potential therapeutic implications. Experimental & Molecular Medicine, 55(3), 487-501.
[3] Bai, G., Zhai, X., Liu, L., Cai, Z., Xiong, J., Li, H., & Yang, B. (2022). The molecular characteristics in different procedures of spermatogenesis. Gene, 826, 146405.
[4] Dong, M., Rong, J., Zhang, X., Jiang, S., & Tan, J. (2025). Unraveling the epigenetic landscape: m6A modifications in spermatogenesis and their implications for azoospermia. Discover Medicine, 2(1), 1-18.
[5] Xu, K., Yang, Y., Feng, G. H., Sun, B. F., Chen, J. Q., Li, Y. F., ... & Li, W. (2017). Mettl3-mediated m6A regulates spermatogonial differentiation and meiosis initiation. Cell research, 27(9), 1100-1114.
[6] Lin, Z., Hsu, P. J., Xing, X., Fang, J., Lu, Z., Zou, Q., ... & Tong, M. H. (2017). Mettl3-/Mettl14-mediated mRNA N6-methyladenosine modulates murine spermatogenesis. Cell research, 27(10), 1216-1230.
[7] Chen, Y., Wang, J., Xu, D., Xiang, Z., Ding, J., Yang, X., ... & Han, X. (2021). m6A mRNA methylation regulates testosterone synthesis through modulating autophagy in Leydig cells. Autophagy, 17(2), 457-475.
[8] Tang, C., Klukovich, R., Peng, H., Wang, Z., Yu, T., Zhang, Y., ... & Yan, W. (2018). ALKBH5-dependent m6A demethylation controls splicing and stability of long 3′-UTR mRNAs in male germ cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(2), E325-E333.
[9] Huang, T., Liu, Z., Zheng, Y., Feng, T., Gao, Q., & Zeng, W. (2020). YTHDF2 promotes spermagonial adhesion through modulating MMPs decay via m6A/mRNA pathway. Cell Death & Disease, 11(1), 37.