Virus cúm thường xuyên thay đổi kháng nguyên glycoprotein bề mặt (HA và NA) bởi hai phương thức chủ yếu là hiện tượng lệch kháng nguyên (antigen drift) và hiện tượng tái tổ hợp các gen kháng nguyên (antigenic shift).
2.2.4.1.Hiện tượng lệch kháng nguyên
Lệch kháng nguyên (antigenic drift) thực chất là các đột biến điểm xảy ra ở các phân đoạn HA và NA của virus. Do virus cúm A ký sinh nội bào bắt buộc, không có cơ chế “đọc và sửa bản sao - proof reading” trong quá trình phiên mã và sao chép ở nhân tế bào đích. Sự thiếu hụt enzyme sửa chữa ARN dẫn đến các enzyme sao chép phụ thuộc ARN sẽ có thể “gài” thêm (đột biến giãn nở), làm mất đi hoặc thay thế (đột biến trượt-xóa) (Lê Thanh Hòa, 2006) một hay nhiều nucleotide mà không được sửa chữa trong phân tử ARN chuỗi đơn mới của virus (Conenello et al., 2007; Murphy and Webster, 1996). Tuỳ thuộc vị trí xảy ra các đột biến trong bộ ba mã hóa mà có thể trực tiếp làm thay đổi các amino acid trong trình tự của protein, dẫn đến thay đổi thuộc tính của protein, hoặc được tích lũy trong phân đoạn gen xảy ra đột biến (đột biến điểm).
Tần suất xảy ra đột biến điểm rất cao, cứ mỗi 10.000 nucleotide (tương ứng với độ dài của ARN hệ gen của virus cúm A) thì có 1 nucleotide sai khác (Prel et
al., 2008; Wagner et al., 2002). Như vậy, gần như mỗi hạt virus mới được sinh ra
đều chứa đựng một đột biến điểm trong hệ gen của nó, và các đột biến này được tích lũy qua nhiều thế hệ virus sẽ làm xuất hiện một subtype virus mới có những đặc tính kháng nguyên mới có thể bị sai lệch.
Hiện tượng này thường xảy ra ở các phân đoạn gen kháng nguyên NA và HA, tạo ra các bộ mã tổng hợp các amino acid mới, hoặc làm thay đổi cấu trúc dẫn đến thay đổi đặc tính của protein đó, hoặc có khả năng glycosyl hóa rất cao trong cấu trúc chuỗi polypeptide kháng nguyên, tạo ra một biến thể virus mới
thay đổi độc lực gây bệnh hay đặc tính kháng nguyên mới (Wasilenko et al.,
2008, Macken et al., 2006; Chen et al., 2008). 2.2.4.2.Hiện tượng tái tổ hợp kháng nguyên
Hiện tượng tái tổ hợp kháng nguyên chỉ có ở virus cúm và rất ít xảy ra ở một số virus ARN gây bệnh ở gia cầm khác, cho phép virus có khả năng biến chủng rất cao. Hiện tượng này xảy ra khi 2 chủng virus cúm A khác nhau đồng nhiễm vào môt tế bào dẫn đến sự hoà trộn (reassort) hoặc trao đổi (swap) các phân đoạn gen của hai chủng virus đó trong quá trình kết hợp lại ARN hệ gen, tạo ra thế hệ virus mới có các phân đoạn gen kết hợp và đôi khi giúp cho chúng có khả năng lây nhiễm ở loài vật chủ mới hoặc gia tăng độc lực gây bệnh (Hilleman, 2002; Macken et al., 2006; Chen et al., 2006).
Tái tổ hợp gen đã dẫn đến sự thay đổi trong hệ gen virus mã hóa cho HA và NA đã xảy ra đối với virus H5N1 phân lập từ gà và gà tây tại Hong Kong. Ở vịt hoang dã, hiện tượng đồng nhiễm cũng đã được thông báo trên cơ sở kiểm ra tính kháng nguyên và sinh học phân tử.