Hệ gen của virus cúm chứa duy nhất axit ribonucleic (RNA) một sợi. Sợi RNA có độ dài 10.000 - 15.000 nucleotide tùy loại virus, chúng không được nối với nhau tạo thành một sợi RNA hoàn chỉnh mà được chia thành 7 - 8 phân đoạn, mỗi một phân đoạn chịu trách nhiệm mã hóa cho các protein khác nhau (Alexander, 1993).
Các phân đoạn 1, 2 và 3 là những phân đoạn mã hóa tổng hợp các enzyme trong phức hợp polymerase (RNA transcriptase) của virus, có độ dài ổn định và có tính bảo tồn cao, bao gồm:
Phân đoạn 1 (gen PB2) có kích thước 2.431 bp, mã hóa tổng hợp protein enzyme PB2, là tiểu đơn vị thành phần trong phức hợp enzyme polymerase của virus, chịu trách nhiệm khởi đầu phiên mã RNA virus. Protein PB2 có khối lượng phân tử khoảng 84.000 dalton (Murphy and Webster, 1996). Gần đây, đã phát hiện thêm một protein (PB1 - F2) được mã hóa bởi một khung đọc mở khác của PB1, có vai trò gây ra hiện tượng apoptosis (hiện tượng tế bào chết theo chương trình) (Uiprasertkul et al., 2007).
Phân đoạn 2 (gen PB1) cũng có kích thước 2.431 bp, mã hóa tổng hợp enzyme PB1 - tiểu đơn vị xúc tác của phức hợp enzym polymerase trong quá trình tổng hợp RNA virus, chịu trách nhiệm gắn mũ RNA (Murphy and Webster, 1996).
Phân đoạn 3 (gen PA) có kích thước 2.233 bp, là phân đoạn gen bảo tồn cao, mã hóa tổng hợp protein enzyme PA có khối lượng phân tử khoảng 83.000 dalton. PA là một tiểu đơn vị của polymerase chịu trách nhiệm kéo dài sự phiên mã RNA trong quá trình tổng hợp RNA của virus (Luong and Palese, 1992).
Phân đoạn 4 (gen HA) có độ dài thay đổi tuỳ theo từng chủng virus cúm A (ở A/H1N1 là 1.778 bp, ở H9N1 là 1.714 bp, ở H5N1 là khoảng 1.704 - 1.707 bp). Đây là gen chịu trách nhiệm mã hóa tổng hợp protein HA - kháng nguyên bề mặt virus cúm, gồm hai tiểu phần là HA1 và HA2. HA1 nối với HA2 bằng một số amino acid mang tính kiềm được mã hóa bởi một chuỗi oligonucleotide, đó là điểm cắt của enzym protease, và đây là vùng quyết định độc lực của virus (Bosch
et al., 1979; Gambotto et al., 2008).
Phân đoạn 5 (gen NP) kích thước khoảng 1.556 bp, mã hóa tổng hợp nucleoprotein - thành phần của phức hệ phiên mã, chịu trách nhiệm vận chuyển RNA giữa nhân và bào tương tế bào chủ NP là một protein được glycosyl hóa, có đặc tính kháng nguyên biểu hiện theo nhóm virus, tồn tại trong các hạt virus ở dạng kết hợp với mỗi phân đoạn RNA, có khối lượng phân tử theo tính toán khoảng 56.103 dalton (trên thực tế là 50 - 60x103 dalton) (Luong and Palese, 1992; Murphy and Webster, 1996; Salzberg, 2007).
Phân đoạn 6 (gen NA) là một gen kháng nguyên của virus, có chiều dài thay đổi theo từng chủng virus cúm A (chủng A/H6N2 là 1.413 bp, chủng A/H5N1 thay đổi khoảng từ 1.350 - 1.410 bp) (Nguyễn Thị Bích Nga, 2006).
Đây là gen mã hóa tổng hợp protein NA, kháng nguyên bề mặt capsid của virus, có khối lượng phân tử khoảng 50.000dalton. Các nghiên cứu gen NA của virus cúm cho thấy phần đầu 5’- của gen này (hay phần tận cùng N của polypeptide NA) có tính biến đổi cao và phức tạp giữa các chủng virus cúm A, sự thay đổi này liên quan đến quá trình thích ứng và gây bệnh của virus cúm trên nhiều đối tượng vật chủ khác nhau (Castrucci and Kawaoka, 1993; Baigent and McCauley, 2001; Wagner et al., 2002). Đặc trưng biến đổi của gen NA trong virus cúm A là hiện tượng đột biến trượt - xóa một đoạn gen là 57 nucleotide, rồi sau đó là 60 nucleotide, làm cho độ dài vốn có trước đây của NA (N1) là 1.410 bp còn 1.350 bp (Castrucci and Kawaoka, 1993; Lê Thanh Hòa, 2006; Keawcharoen et al., 2005).
Phân đoạn 7 (gen M) có kích thước khoảng 1.027 bp, mã hóa cho protein đệm (matrix protein - M) của virus (gồm hai tiểu phần là M1 và M2 được tạo ra bởi những khung đọc mở khác nhau của cùng một phân đoạn RNA), cùng với HA và NA có khoảng 3.000 phân tử M trên bề mặt capsid của virus cúm A, có
mối quan hệ tương tác bề mặt với hemagglutinin (Scholtissek et al., 2002). Protein M1 là một protein nền, là thành phần chính của virus có chức năng bao bọc RNA tạo nên phức hợp RNP và tham gia vào quá trình “nảy chồi” của virus (Luong and Palese, 1992; Murphy and Webster, 1996; Basler, 2007). Protein M2 là chuỗi polypeptide bé, có khối lượng phân tử theo tính toán là 11.000dalton, là protein chuyển màng - kênh ion (ion channel) cần thiết cho khả năng lây nhiễm của virus, chịu trách nhiệm “cởi áo” virus trình diện hệ gen ở bào tương tế bào chủ trong quá trình xâm nhiễm trên vật chủ (Scholtissek et al., 2002).
Phân đoạn 8 (gen NS), là gen mã hóa protein không cấu trúc (non structural protein), có độ dài ổn định nhất trong hệ gen của virus cúm A, kích thước khoảng 890 bp, mã hóa tổng hợp hai protein là NS1 và NS2 (còn gọi là NEP, nuclear export protein). Vai trò bảo vệ hệ gen của virus, nếu thiếu chúng virus sinh ra sẽ bị khiếm khuyết (Murphy and Webster, 1996; Sekellick et al.,2000).
Trong các đoạn trên, đoạn RNA có trọng lượng nhỏ nhất mang mật mã cho 2 loại protein không cấu trúc là NS1 và NS2, chúng dễ dàng tách được ở các tế bào bị nhiễm. Tất cả 8 đoạn của sợi RNA có thể tách và phân biệt dễ dàng qua phương pháp điện di.