- Hỗn hợp vi khuẩ nS bị đun chết trộn với vi khuẩ nR sống đem tiêm cho chuộ t chuột
a) Bám và o; b) Xâm nhậ p; c) Sinh tổng hợp các cấu phần nhờ tế bào chủ ; d) Trưởng thành: các virion được tự ráp ; e) Làm tan tế bào, các virion thoát ra
20.7.2. 2 Chu trình tiềm tan (Lysogenic cycle)
Trong chu trình tiềm tan, phage không làm chết tế bào chủ, mà bộ gen virut gắn vào bộ gen tế bào chủ và cùng tồn tại nhiều thế hệ. Vi khuẩn bị phage xâm nhiễm mà không tan gọi là vi khuẩn tiềm tan (lysogenic bacteria). Các virut có thể sinh sản mà không làm chết tế bào chủ được gọi là phage ôn hòa (temperat virut). Vi khuẩn tiềm tan chứa phân tử ADN của phage không làm tan, gọi là prophage, chèn vào nhiễm sắc thể của nó. Vi khuẩn tiềm tan này có khả năng “miễn dịch” chống sự xâm nhiễm của phage mới từ ngoài, tuy cơ chế này không đồng nghĩa với miễn dịch tế bào. Trong một số điều kiện, prophage cùng được sao chép theo chu trình sinh sản bình thường của vi khuẩn chủ mà không gây hại cho vi khuẩn. Một số điều kiện khác sẽ hoạt hóa prophage, làm nó khởi sự chu trình tan dẫn đến phóng thích số lớn phage tự do.
Chi tiết chu trình tan và tiềm tan được nghiên cứu ở phage λ (hình 20.45).
Có hai kiểu chu trình tiềm tan. Trong kiểu chung cho đa số như phage
λ λλ
λ, ADN của phage gắn vào nhiễm sắc thể tế bào chủ. Ở kiểu khác mà đại diện là phage P1, ADN của phage không gắn vào nhiễm sắc thể tế bào chủ, mà bằng cách nào đó sao chép đồng thời như plasmid. Cả hai dạng đều được gọi chung là prophage.
Hình 20.46: Chu trình tanvà tiềm tan ở phage λ
Chu trình sống bắt đầu khi phage gắn vào bề mặt tế bào E.coli và bơm ADN vào trong gây nhiễm. ADN của phage sau khi được bơm vào tế bào tạo
vòng tròn và sẽ tham gia vào một trong 2 chu trình. ADN của phage có thể hoặc tham gia vào chu trình tiềm tan của phage T4 hoặc gắn vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn nhờ tái tổ hợp ở điểm chuyên biệt (specific site) để bước vào
chu trình tiềm tan. Ở prophage phần lớn các gen không có hoạt tính. Tuy nhiên có ít nhất 1 gen của prophage luôn hoạt động: gen cI mã hóa cho
protein kìm hãm (repressor protein) giữ cho phần lớn các gen của phage im lặng. Trong quá trình sinh sản của tế bào, ADN của prophage cũng được sao chép và chia đều về các tế bào con như ADN của tế bào. Một tế bào bị nhiễm có thể nhanh chóng sinh ra nhiều tế bào vi khuẩn chứa prophage.
Quá trình gắn ADN của phage thực hiện qua 4 bước:
– ADN mạch thẳng được bơm vào tế bào; ADN của phage ở dạng vòng tròn nhờ sự bắt cặp các đoạn đuôi dư thừa.
– Một số gen sớm của phage phiên mã và tổng hợp một số phân tử
protein ức chế (repressor) và enzym integraz (enzym xúc tác việc gắn vào bộ gen tế bào chủ ). Repressor ức chế sự phiên mã các gen của phage.
– ADN của phage thường được gắn vào ở điểm chuyên biệt trên nhiễm sắc thể thành prophage nhờ enzym integraz.
– Vi khuẩn sống và sinh sản; prophage được sao chép cùng với nhiễm sác thể của tế bào chủ.
Đôi khi prophage có thể tách khỏi ADN của vi khuẩn một cách ngẫu nhiên hoặc có thể tách khỏi do tác động của các nhân tố môi trường như phóng xạ hay hóa chất. Quá trình tách diễn ra ngược lại với gắn vào. Prophage được tách rời ra độc lập trở thành phage tự do và bắt đầu chu trình tan.
Nếu vi khuẩn tiềm tan bị tác động phá hủy ADN , prophage sẽ có lợi nếu tách khỏi nhiễm sắc thể, chuyển sang chu trình tan tạo ra các phage mới thoát khỏi tế bào. Khi ADN của vi khuẩn bị thương tổn, proteaz (recA protein) của hệ thống sửa sai SOS được hoạt hóa. ADN của prophage bị ức chế, excisionaz (enzym cắt rời) được tổng hợp và prophage tách khỏi nhiễm sắc thể. Quá trình đó được gọi là cảm ứng của prophage (prophage induction). Nếu tia UV phá hủy ADN của tế bào chủ làm cảm ứng prophage thì được gọi là cảm ứng do UV. Khi tế bào vi khuẩn F– không tiềm tan giao hợp với tế bào Hfr tiềm tan, tế bào nhận bị chết do chu trình tan của phage. Dạng cảm ứng phage này được gọi là cảm ứng hợp tử (zygotic induction).
Vì tế bào chủ mang prophage trên nhiễm sắc thể của mình sẽ có khả năng bị tan nếu prophage tách ra nên được gọi tế bào tiềm tan. Đôi khi một ít gen của prophage biểu hiện ở tế bào tiềm tan gây biến đổi kiểu hình ở vi khuẩn, quá trình được gọi là chuyển hóa tiềm tan (lysogenic conversion). Một số prophage có thể tạo độc tố