Cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: Tính đa dạng về cấu trúc di truyền, tính đặc thù về vật chủ, tái bản của virus, hệ thống phân loại virus, virus của vi khuẩn, cấu trúc bacteriophage, chu trình sinh tan,...
DI TRUYỀN HỌC VIRUS Bộ môn vi sinh Khoa Được – Đại học Lạc Hồng TS Nguyễn Thị Hoàng Lan TÍNH ĐA DẠNG VỀ CẤU TRÚC DI TRUYỀN • Bộ gen virus đa dạng • Virus nhỏ có khoảng gene, lớn đến vài trăm gene • Bộ gene virus chép tế bào chủ tạo genome cho lắp ráp virion hệ sau mRNA phải tổng hợp protein virus TÍNH ĐẶC THÙ VỀ VẬT CHỦ • Mỗi virus nhiễm ký sinh nhiều loại ký chủ khác giới hạn • Virus nhận biết tế bào theo ngun tắc “chìa khóa ống khóa” protein bên ngồi virus gắn thụ thể tế bào ký chủ nhận biết o Virus dại có nhiều ký chủ lồi gặm nhấm, chó, người o Thực khuẩn thể (phage) nhiễm E.coli TÁI BẢN CỦA VIRUS • Bản chất genome virus xác định kiểu chép→ phương thức chép tùy thuộc vào chất vật liệu di truyền HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VIRUS Baltimore đưa hệ thống phân loại virus dựa vào chế sản xuất mARN để tổng hợp Protein chép chúng TỔNG HỢP PROTEIN VIRUS CỦA VI KHUẨN Có pha bắt đầu cho xâm nhiễm virus • Bắt đầu nhiễm • Sao chép biểu genome virus • Giải phóng virion trưởng thành từ tế bào bị nhiễm CẤU TRÚC BACTERIOPHAGE CHU TRÌNH SINH TAN • Có phage ln làm tan vi khuẩn chúng xâm nhập vào vi khuẩn • Phage độc xâm nhập vi khuẩn, sử dụng nguyên liệu tế bào vi khuẩn để tái ADN chúng, tạo vỏ protein phá vỡ tế bào vi khuẩn giải phóng phage con,Các phage tạo thành tiếp tục xâm nhập tế bào vi khuẩn liền kề CHU TRÌNH TAN LYTIC CHU TRÌNH TIỀM TÀN LYSOGENIC CYCLE • Phage xâm nhập vào tế bào ký chủ vi khuẩn • ADN phage lồng ghép với ADN vi khuẩn không phá vỡ tế bào vi khuẩn ADN gọi prophage • Thể tiềm tàng phân bào thành thể tiềm tàng • Nếu môi trường không thuận lợi, prophage hoạt hóa tách khỏi nhiễm sắc thể vi khuẩn, tạo vỏ bọc protein bắt đầu chu trình sinh tan phá vỡ tế bào ký chủ giải phóng phage LYSOGENIC CYCLE Cách thức mà vi khuẩn bảo vệ thân chúng khỏi bacteriophage sản sinh enzym mà phá hủy ADN ngoại lai Những enzym gọi endonuclease giới hạn, cắt ADN mà bacteriophage tiêm vào tế bào vi khuẩn VIRUS THỰC VẬT • Genome hầu hết ARN sợi đơn mạch (+) nhiều dạng có capsid hình que, protein capsomer hình xoắn o Virus Tobacco Mosaic virus TMV • Virus thực vật có gen DNA o o Cauliflower mosaic virus nhóm virus gây thiệt hại kinh tế trồng Gemini virus gây ức chế sinh trưởng làm ngơ có sọc vàng • Virus thực vật thường lây lan từ sang khác qua sinh vật trung gian vector : côn trùng, nấm, giun… TOBACCO MOSAIC VIRUS DI TRUYỀN HỌC VIRUS • • • • Virus phát triển nhanh Số lượng lớn hệ cháu tạo tế bào Nhiều đột biến thường xãy khoãng thời gian ngắn Cấu trúc gen phân đoạn/không phân đoạn đóng vai trị quan trọng di truyền học virus • Virus ADN có xu hướng di truyền ổn định virus ARN • Virus ADN có chế “đọc sửa sao” (proof reading), chỉnh sửa sai sót q trình chép, dẫn đến biến đổi cấu trúc gen sau lần chép thể người động vật, từ làm xuất phân týp → virus ARN khơng có chế TÁI TỔ HỢP DI TRUYỀN VIRUS • Sự pha trộn vật liệu di truyền loài tạo cá thể hồn tồn (Reassortment) • Các virus ARN phân đoạn hình thành dạng tái tổ hợp (Recombinant)→ xếp đoạn gen và kết tạo thế hệ mang đặc điểm cha và mẹ HỊA LẪN VÀ TÁI TỔ HỢP DI TRUYỀN VIRUS ĐỘNG VẬT Thay đổi theo nhiều chế • Antigenic drift → antigen drift cịn gọi “ trượt kháng nguyên” thay đổi nhỏ liên tục theo thời gian vài bases trình tự ADN hoặc ARN • Antigenic shift → antigen shift cịn gọi “ gãy kháng nguyên” thay đổi lớn cấu trúc genome virus xếp lại gen Virus trao đổi (swap) hoặc trộn lẫn (reassort) chất liệu gen để tạo nên phân týp virus Kết tạo hệ virus tái tổ hợp mang đặc điềm khơng có trước ANTIGEN DRIFT VÀ ANTIGEN SHIFT VIRUS KHIẾM KHUYẾT Virus khiếm khuyết virus bị thiếu hay nhiều gen chức cần cho trình tăng trưởng • Bị đột biến đoạn • Hoặc chứa DNA ký chủ (Pseudovirions) Các virus nhóm Retrovirus thường virus khiếm khuyết VECTƠ – BỘ GEN VIRUS • ADN tái tổ hợp o Bộ gen virus sử dụng vectơ cho việc nhân lên biểu gen o Chèn ADN virus vào plasmid vi khuẩn → sản xuất sinh phẩm, vaccin, kích thích tố, interferon…ADN tái tở hợp • Chuyển gen qua trung gian virus vào tế bào động vật có vú o Đưa thơng tin di truyền từ bên ngồi vào tế bào ổn định → cho phép sữa chữa khiếm khuyết mặt di truyền ( sử dụng liệu pháp gen nhằm điều khiển các tế bào bệnh nhân AIDS) ... đoạn/không phân đoạn đóng vai trị quan trọng di truyền học virus • Virus ADN có xu hướng di truyền ổn định virus ARN • Virus ADN có chế “đọc sửa sao” (proof reading), chỉnh sửa sai sót q trình chép,... động vật, từ làm xuất phân týp → virus ARN khơng có chế TÁI TỔ HỢP DI TRUYỀN VIRUS • Sự pha trộn vật liệu di truyền loài tạo cá thể hồn tồn (Reassortment) • Các virus ARN phân đoạn hình thành dạng... sang khác qua sinh vật trung gian vector : côn trùng, nấm, giun… TOBACCO MOSAIC VIRUS DI TRUYỀN HỌC VIRUS • • • • Virus phát triển nhanh Số lượng lớn hệ cháu tạo tế bào Nhiều đột biến thường xãy