- 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
20.7.2.3. Kiểm soát sự phiên mã ở phage
Các virut có chiến lược điều hòa sự phiên mã rất phức tạp, mà ở đây chỉ nêu tóm tắt cơ chếđó. Bacteriophage λ là phage trung hòa (temperat), có nghĩa là nó có thểđi vào chu trình tan hoặc tiềm tan.
Khi tế bào chủ tăng trưởng trên môi trường giàu, prophage vẫn duy trì tính tiềm tan (lysogenic); nhưng khi tế bào chủ suy yếu, prophage trở thành sinh tan (lytic). Ở đây có một ‘công tắc di truyền’ (“gentic switch”) xác định hành vi của prophage.
Có 2 protein điều hòa, cI and Cro, cạnh tranh nhau ở 2 vị trí operator/promoter trên ADN của phage. Một operator kiểm soát hoạt tính các gen sinh tan; cái kia thuộc chu trình tiềm tan. Hai protein điều hòa này có tác động ngược nhau trên 2 operator. cI ức chế operator/promoter sinh tan và
hoạt hóa operator/promoter tiềm tan. Cro hoạt hóa operator/promoter sinh tan và ức chế operator/promoter tiềm tan. Các nồng độ tương đối của cI và Cro xác định đầu ra (hình 20.47).
Hình 20.47. Cơ chếđiều hòa ở phage lamda:
protein Cro hoạt hóa sinh tan, ức chế tiềm tan; protein cI hoạt hóa tiềm tan, ức chế sinh tan.
(Lytic gens: các gen tan; Lysogeny gens: các gen tiềm tan)
Khi ADN của phage đi vào tế bào kí chủ mới, con đường sinh tan và tiềm tan bắt đầu với cùng một cách. Cả hai con đường này đều cần cho sự biểu hiện của những gen rất sớm và những gen sớm. Nhưng sau đó chúng tách ra: theo con đường sinh tan nếu những gen muộn được biểu hiện, hiện tượng tiềm tan xảy ra nếu có sự tổng hợp chất kiềm hãm
Lambda chỉ có hai gen rất sớm được phiên mã độc lập nhờ ARN polymeaz của kí chủ:
– Gen N mã hóa cho một nhân tố chống kết thúc và hoạt động của nhân tố này tại những vị trí nut cho phép sự phiên mã tiến hành trong những gen sớm.
– Gen cro có hai chức năng: làm ngăn cản sự tổng hợp các chất kiềm hãm (hoạt động chủ yếu nếu chu trình sinh tan được tiến hành) và làm tắt sự
biểu hiện của những gen rất sớm (những gen không cần về sau trong chu trình sinh tan).
Các gen sớm gồm 2 gen sao chép (cần cho sự gây nhiễm sinh tan), 7 gen tái tổ hợp (một vài gen liên quan đến sự tái tổ hợp trong suốt quá trình gây nhiễm sinh tan, 2 gen cần thiết cho việc gắn ADN của phage lambda vào nhiễm sắc thể vi khuẩn trong hiện tượng tiềm tan) và 3 gen điều hòa.
Vì thế những gen sớm đáp ứng hai vấn đề quan trọng: một số gen cần cho phage đi vào hiện tượng tiềm tan, những gen còn lại liên quan tới những kiểm soát khác của chu trình sinh tan.
Trạng thái tự nhiên của chuỗi kiểm soát này giải thích những nét đặc trưng sinh học của sự tồn tại thể tiềm tan. Hiện tượng tiềm tan được ổn định vì chuỗi kiểm soát đảm bảo khi mức chất kìm hãm thích hợp, có sự biểu hiện liên tục của gen cI. Kết quả là OL (Operator left – trái) và OR (Operator right - phải) vẫn còn bị chiếm giữ vô thời hạn. Bằng cách biểu hiện toàn bộ chu trình sinh tan hoạt động này duy trì prophage ở dạng không hoạt động.
Những vùng kiểm soát phiên mã cung cấp một điểm áp lực, tại điểm này việc đi vào chu trình toàn vẹn có thể được kiểm soát. Bằng cách không cho ARN polymeaz đến gần những promoter này, một protein kìm hãm ngăn cản bộ gen của phage đi vào chu trình sinh tan..
Protein kìm hãm được mã hóa bởi gen cI. Đột biến ở gen này không thể duy trì hiện tượng tiềm tan nhưng nó luôn luôn đi vào chu trình sinh tan. Tiến hành tách sơ khởi các protein kìm hãm, mô tảđặc điểm, người ta đã biết tại sao protein kìm hãm có thể duy trì cả trạng thái tiềm tan và tạo khả năng miễn dịch cho thể tiềm tan kháng lại sự bội nhiễm bởi những bộ gen của phage lambda mới.
Lambda có sự lựa chọn giữa hai cách: hoặc đi vào hiện tượng tiềm tan hoặc bắt đầu sự lây nhiễm sinh tan. Hiện tượng tiềm tan được bắt đầu bằng sự hình thành chuỗi duy trì tự sinh làm ngăn cản toàn bộ chu trình sinh tan (lytic cascade) qua việc sử dụng áp lực tại hai điểm. Chương trình cho sự hình thành hiện tượng tiềm tan tiến hành qua một vài sự kiện tương tự nhau mà những sự kiện này cần cho chu trình sinh tan (lytic cascade) (sự biểu hiện của
gen sớm qua sự biểu hiện của N là cần thiết). Làm thế nào để phage đi vào chu trình sinh tan?
Gen cro có vai trò quan trọng ảnh hưởng lên chu trình sinh tan (gen
cro mã hóa cho một chất kìm hãm khác). Gen cro chịu trách nhiệm ngăn cản
sự tổng hợp protein kìm hãm, hoạt động này làm ngừng khả năng hình thành hiện tượng tiềm tan. Những đột biến cro thường hình thành hiện tượng tiềm tan hơn là đi vào con đường sinh tan. Cro có dạng một dimer nhỏ hoạt động trong vùng miễn dịch. Cro có hai tác dụng là ngăn cản sự tổng hợp chất kìm hãm và giảm bớt sự biểu hiện của những gen sớm.