Công nghệ sinh học vi sinh vật Tiểu luận virus 2

 Màng virus dung hợp với màng sinh chất, sau đó, bộ gen virus xâm nhập vào tế bào có thể qua trung gian S2..  Trình tự điều hòa phiên mã ở đầu 5’, tạo mRNA để tổng hợp các protein cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

- 

 -TIỂU LUẬN: VIRUS

Giáo viên hướng dẫn : TS HÀ VIỆT CƯỜNG Sinh viên thực hiện : HOÀNG NGỌC ANH

Mã sinh viên : 560770

HÀ NỘI – 2013

Danh sách các virus

1 Virus hại người: SARS coronavirus (SARS-CoV)

2 Virus hại động vật: Rabies virus (RABV) hay Virus dại

3 Virus hại vi khuẩn: Pseudomonas phage Phi6

4 Virus hại thực vật nhóm DNA sợi đơn: Bean golden yellow mosaic virus (BGYMV)

5 Virus hại thực vật nhóm DNA sợi kép: Cauliflower mosaic virus (CaMV)

6 Virus hại thực vật nhóm RNA sợi đơn cực dương: Tobacco mosaic virus (TMV) và Potato virus Y (PVY)

7 Virus hại thực vật nhóm RNA sợi đơn cực âm: Tomato spotted wilt virus (TSWV)

8 Virus hại thực vật nhóm RNA sợi kép: Rice ragged stunt virus (RRSV)

I Virus hại người

1 Tên virus : SARS coronavirus (SARS-CoV)

2 Hình thái và vị trí phân loại

a Hình thái: Hạt virus hình cầu, có vỏ bọc với đường kính khoảng 70-120nm

b Vị trí phân loại : SARS-Coronavirus thuộc: Nhóm IV ((+) ssRNA), bộ Nidovirales, họ

Coronaviridae, chi Betacoronavirus.

3 Bệnh, tầm quan trọng và phân bố

a Bệnh : SARS-CoV gây hội chứng hô hấp cấp tính nặng, là bệnh đường hô hấp gây

viêm phổi không điển hình ở những người bị nhiễm

b Tầm quan trọng : Giữa tháng 11 năm 2002 và tháng 7 năm 2003, bùng phát dịch

SARS tại Hồng Kong, sau đó lan truyền toàn thế giới trong vòng vài tuần, với 8422 trường hợp và 916 trường hợp tử vong (10.9 % tử vong) theo Tổ chức Y tế Thế giới

c Phân bố : Toàn thế giới

4 Tổ chức bộ gen : Hạt virus chứa ssRNA sợi cực dương, với chiều dài khoảng 29727

nucleotid Các gen được sắp xếp theo trình tự sau: 5’- Rep (replicase) – S (spike) – E (envelope) – M (membrane) – N (nucleocapsid) – 3’

Hình 1-1 Hình thái và cấu trúc phân tử SARS coronavirus

( http://www.nature.co m/nrmicro/journal/v1/ n3/fig_tab/nrmicro775 _ft.html)

Hình 1-2 Tổ chức bộ gen

và cấu trúc virion

SARS-CoV

( http://www.nature.com/n ri/journal/v5/n12/fig_tab/n ri1732_F1.html)

5 Phương thức tái sinh : diễn ra trong tế bào chất

 Gai S gắn vào thụ thể trên bề mặt tế bào chủ

 Màng virus dung hợp với màng sinh chất, sau đó, bộ gen virus xâm nhập vào tế bào (có thể qua trung gian S2)

 Gen Rep dịch mã từ đầu 5’ tạo ra một polyprotein, rồi được phân cắt thành các protein phi cấu trúc bởi protease do virus mã hóa: enzyme RNA-polymerase,

adenosintriphotphatase(ATP-ase) và helicase (Hel)

 Tổng hợp ssRNA (-) , sau đó ssRNA (-) được dùng làm khuôn để tổng hợp bộ gen ssRNA (+)

 Trình tự điều hòa phiên mã ở đầu 5’, tạo mRNA để tổng hợp các protein cấu trúc S,

- Gen S và M mã hóa protein màng:

 Protein S- gai glycoprotein được phân cắt thành S1 và S2 nhờ protease:

 S1: bám vào thụ thể trên bề mặt tế bào (dễ thay đổi)

 S2: là phần cuống của gai (ít thay đổi)

 Gen M mã hóa protein M cùng với protein E do gen E mã hóa gắn sâu vào mạng lưới nội chất, cần cho sự nảy chồi của virus ra khỏi màng tế bào

- Gen N mã hóa protein N (46kDa) bao quanh genome RNA , là thành phần chủ yếu của phức hợp nucleocapsid dạng xoắn

- Gen E mã hóa protein vỏ

7 Phương thức lan truyền

SARS-CoV lan truyền qua đường hô hấp ( như ho, hắt hơi…) , qua dụng cụ y tế và đồ dùng hàng ngày

II Virus hại động vật

1 Tên virus : Rabies virus (RABV) hay Virus dại

2 Hình thái và vị trí phân loại

a Hình thái

Rabies virus có kích thước khoảng 180 x 75 nm, hình viên đạn, có vỏ bọc

Hình 2-1 Cấu tạo của Rabies virus (http://viralzone.expasy.org/all_by_species/22.html )

c Phân bố : Toàn thế giới

4 Tổ chức bộ gen

Genome của hạt virus là ssRNA sợi cực âm, dang lượn sóng, kích thước khoảng 11kb, mã hóa 5 protein

Hình 2-2 Tổ chức bộ gen của Rabies virus (http://viralzone.expasy.org/all_by_species/22.html )

5 Phương thức tái sinh : diễn ra trong tế bào chất

 Virus gắn gai G glycoprotein vào thụ thể dành cho acetylcholine ở màng sau xynap của các tế bào thần kinh cơ hoặc các thụ thể của các tế bào khác ( tế bào không thần kinh)

 Virus xâm nhập theo lối thực bào bằng cách tạo các túi trong tế bào chủ, dung hợp màng virus với màng túi, ribonucleocapsid được giải phóng vào tế bào chất

 Tiến hành phiên mã tạo ra 5 loại mRNA nhờ RNA-polymerase của virus, để mã hóa 5 loại protein (N, P,M,G,L)

 mRNA (-) làm khuôn để tổng hợp chuỗi (+), rồi từ đó tổng hợp genome (-)

 Lắp ráp, virion được tạo thành bằng cách nảy chồi nhờ mạng lưới nội chất của tế bào

6 Các sản phẩm gen và vai trò

 Gen N (Nucleoprotein) mã hóa Protein N đóng vai trò cấu trúc chính trong quá trình tạo vỏ cho RNA gen và bảo vệ bộ gen Bên cạnh đó còn có thể điều hóa sự cân bằng giữa phiên mã và sao mã

 Gen P (Phosphoprotein) mã hóa protein P kỵ nước, có vai trò điều hòa giúp RNA polymerase phụ thuộc RNA trong quá trình polymer hóa

 Gen M (Matrix protein) mã hóa protein M nằm ở trung gian giữa ribonucleocapsid vàmàng virus, chịu trách nhiệm tạo hình thái và tiếp xúc qua lại với protein của tế bào

 Gen G (Glycoprotein) mã hóa protein G, trong đó có 2 đoạn kỵ nước, tạo khả năng xuyên màng của virus Protein G có vai trò tiếp xúc và nhận biết để gắn vào thụ thể

 Gen L mã hóa RNA polymerase phụ thuộc RNA , xúc tác cho quá trình tổng hợp RNA

7 Phương thức lan truyền

RABV có thể truyền từ động vật sang người thông qua vết cắn hoặc các vết trầy xước

III Virus hại vi khuẩn

1 Tên virus : Pseudomonas phage Phi6

2 Hình thái và vị trí phân loại

Bộ gen của virion là dsRNA, phân đoạn Chứa 3 phân đoạn: L (large), M (medium), S (small)

mã hóa cho 12 protein Tổng kích thước bộ gen là 13.3kb, trong đó các phân đoạn có kích thước từ 2.9 kb- 6.4kb Mỗi phân đoạn mã hóa cho 1 mRNA , sau đó dịch mã cho một số protein bởi bộ máy dịch mã prokaryote

Hình 3-1 Cấu trúc phân tử Pseudomonas phage

Phi6

(http://viralzone.expasy org/all_by_species/586

.html )

Hình 3-2 Tổ chức bộ gen của Pseudomonas phage Phi6

(http://viralzone.expasy.o rg/all_by_species/586.ht

ml )

5 Phương thức tái sinh : diễn ra trong tế bào chất

 Protein P3 bám vào các pili IV của kí chủ - cái mà sẽ co vào đưa virion tiếp xúc với màng tế bào kí chủ

 Protein P6 hòa tan màng virus với màng ngoài tế bào kí chủ giải phóng nucleocapsid (NC) vào periplasmic

 Các enzyme lytic P5 trên bề mặt NC phân giải lớp peptidoglycan của kí chủ, cho phép

NC xâm nhập vào tế bào chất thông qua con đường nội bào

 Bộ gen dsRNA được bao bọc bởi lớp vỏ trong, do đó nó được bảo vệ khỏi cơ chế kháng virus của kí chủ

 Polycystronic mRNA được phiên mã bởi RdRp P2 có mặt bên trong lõi virus và được phát tán vào trong tế bào chất, do đó dsRNA không bao giờ tiếp xúc với tế bào chất Full-length plus-strand phiên mã từ mỗi đoạn dsRNA được tổng hợp sẽ làm khuôn đểdịch mã

 Neo-protein tổng hợp lắp ráp thành capsid mới

 Packaging NTPase P4 di chuyển 3 đoạn ssRNA vào trong capsid, nơi mà chúng sẽ được xử lý chuyển thành dsRNA bởi RdRp P2 của virus

 Vỏ capsid được thành thục và tồn tại trong tế bào chất

 Các virion trưởng thành được giải phóng khỏi tế bào chủ bằng cách ly giải

6 Các sản phẩm gen và vai trò

Protein Kích thước (aa) Số bản sao ở mỗi hạt Vai trò

1 Tên virus : Bean golden yellow mosaic virus (BGYMV)

2 Hình thái và vị trí phân loại

a Bệnh : BGYMV gây bệnh khảm biến ở cây đậu vàng.

b Tầm quan trọng : BGYMV gây bệnh nghiêm trọng cho các loài đậu ở Trung Mỹ.

c Phân bố : BGYMV chủ yếu ở châu Á, châu Phi và châu Mỹ.

4 Tổ chức bộ gen :

BGYMV có bộ gen kép gồm 2 phân tử DNA-A và DNA-B, mỗi phân tử có kích thước khoảng 2.6kb DNA-A chứa 6 gen được tổ chức theo 2 chiều ngược nhau : Chiều kim đồng hồ ( chiềuvirus) có 2ORF và chiều ngược kim đồng hồ ( chiều sợi tương đồng virus) có 4 ORF.Giữa 2 vùng gen mã hóa ngược chiều nhau là một vùng liên gen không mã hóa IR DNA-B chỉ chứa 2ORF xếp ngược chiều nhau ( chiều kim đồng hồ có ORF BV1; chiều ngược kim đồng hồ có

ORF BC1) và cũng có một vùng IR xen giữa

Hình 4-1 Cấu trúc phân tử Bean golden yellow mosaic virus

( http://viralzone.expasy org/all_by_species/111.h

tml)

Hình 4-2 Triệu chứng bệnh do BGYMV trên lá đậu vàng.

(http://fon.picturepush.com/albu m/53306/2908390/RAW/bean- golden-yellow-mosaic-v html)

5 Phương thức tái sinh : Theo cơ chế vòng lăn, diễn ra trong nhân tế bào ký chủ:

 Virus xâm nhập vào tế bào chủ, cởi áo và giải phóng ssDNA vào nhân tế bào chủ

 Tổng hợp DNA vòng đơn ( bộ gen của virus) thành DNA vòng kép với sự tham gia củacác yếu tố trong tế bào

 Phiên mã 2 chiều từ promoter IR tạo ra mRNA virus , sau đó dịch mã tạo sản phẩm protein virus

 Quá trình tái bản được bắt đầu bằng sự phân cắt sợi + Rep, và xảy ra bởi vòng lăn tái bản ssDNA.

 Những ssDNA mới được tổng hợp có thể hoặc được biến đổi thành dsDNA làm khuôn cho quá trình phiên mã phục vụ tái bản , hoặc được capsid hóa bởi CP thành virion rồi giải phóng khỏi tế bào chủ, hoặc được vận chuyển ra ngoài nhân, rồi tới tế bào “hàng xóm” qua plasmodesmata với sự giúp đỡ của protein chuyển động của virus.

6 Các sản phẩm gen và vai trò

DNA-A

AV1 Protein vỏ (CP) Tạo vỏ virus, lan truyền qua vector, vận chuyển

bộ gen virus vào nhân tb chủ hoặc giữa các tb.AV2 Protein V2 Vận chuyển virus giữa các tế bào

AC1 Protein Rep ( protein tái

sinh)

Cắt nối bộ gen virus tại một vị trí đặc biệt ở vùngnguồn gốc tái sinh; tương tác với protein ký chủ tạo điều kiện thuận lợi cho tái sinh virus

AC2 TrAP (transcriptional

activator protein)

Hoạt hóa phiên mã

AC3 REn (replication

enhancer)

Tăng cường tái sinh

AC4 Protein C4 Phát triển triệu chứng, ức chế hoạt động câm

gen của tế bào ký chủ

DNA-B

BV1 NSP (nuclear shuttle

protein)-protein con thoi

Vận chuyển bộ gen virus vào và ra khỏi nhân tế bào

BC1 MP (movement protein)-

protein vận chuyển

Vận chuyển bộ gen virus giữa các tế bào ký chủ

7 Phương thức lan truyền

Virus lan truyền ngoài tự nhiên nhờ bọ phấn ( B.tabaci) theo kiểu bền vững tuần hoàn.

Hình 4-3 Tổ chức bộ gen của Bean golden yellow mosaic virus (http://viralzone.expasy.o rg/all_by_species/111.ht

ml )

V Virus hại thực vật nhóm DNA sợi kép

1 Tên virus : Cauliflower mosaic virus (CaMV)

2 Hình thái và vị trí phân loại

CaMV gây bệnh khảm lá trên cây súp lơ, làm biến màu vùng lá ở gần mạch dẫn, cây bị nặng

có thể biến dạng lá Virus này gây ra sự hình thành thể vùi trong tế bào bị nhiễm

Hình 5-2 Triệu chứng bệnh do CaMV trên lá súp lơ.

(http://www7.inra.fr/hyp3/pathogene/

6camovi.htm)

5 Phương thức tái sinh : diễn ra ở cả nhân và tế bào chất

 Protein của virus gắn vào thụ thể đặc hiệu của tế bào chủ, sau đó xâm nhập vào trong tế bào

 Bộ gen dsDNA của virus xâm nhập vào nhân tế bào ký chủ- nơi nó được sao chép bởi RNA polymerase II của ký chủ

 Các điểm rời được gắn kín và bộ gen virus trở thành sợi vòng kép hoàn chỉnh

 Bộ gen virus được phiên mã theo kiểu bất đối xứng tạo ra phân tử RNA lớn hơn bộ gen (35S RNA và 19SRNA)

 Dịch mã 35SRNA và 19SRNA để tổng hợp protein virus

 35RNA làm khuôn cho quá trình phiên mã ngược để tạo dsDNA của virus

 Bộ gen của virus được lắp ráp với protein vỏ, rồi giải phóng hạt virus mới

6 Các sản phẩm gen và vai trò

ORF1 Mov Cần cho sự di chuyển của virus giữa các tế bào qua sợi liên bào

ORF2 Atf Tham gia vào quá trình thu nhận và lan truyền CaMV

ORF3 Vap Protein liên kết DNA với virion

ORF4 CP Cấu tạo vỏ virus, có thể tương tác với DNA và RNA, tham gia quá

trình phiên mã ngược

ORF6 Tav Thành phần chủ yếu của thể vùi, tăng cường quá trình dịch mã

7 Phương thức lan truyền

CaMV lan truyền qua rệp muội theo kiểu bán bền vững

Hình 5-3 Tổ chức bộ gen của Cauliflower mosaic

virus

(http://viralzone.expasy.org /all_by_species/119.html )

VI Virus hại thực vật nhóm RNA sợi đơn cực dương

A Tobacco mosaic virus

1 Tên virus : Tobacco mosaic virus (TMV)

2 Hình thái và vị trí phân loại

a Hình thái

Virion có dạng hình gậy đối xứng xoắn, không có vỏ bọc, kích thước khoảng 18x 300-310nm

Hình 6-1 Cấu trúc phân tử Tobacco mosaic virus

TMV là virus có ý nghĩa lớn trong lịch sử sinh học và đặc biệt trong ngành virus học Tại Việt Nam, TMV là virus quan trọng nhất trên cây thuốc lá.

Hình 6-3 Tổ chức bộ gen của Tobacco mosaic virus (http://viralzone.expasy.org/all_by_species/

51.html )

5 Phương thức tái sinh : diễn ra trong tế bào chất

 Hạt virus xâm nhập vào tế bào chất nhờ tổn thương cơ học

 Cởi áo một phần protein vỏ ở đầu 5’ của hạt virus

 Ribosome của tế bào ký chủ tiếp cận đầu 5’ của RNA genome và tiến hành dịch mã 2protein tái sinh là MET-Hel và RdRp Trong quá trình dịch mã thì quá trình cởi áo cũng được tiếp tục – cơ chế “cởi áo cùng dịch mã “

 2 protein MET-Hel và RdRp sử dụng sợi RNA genome (+) để sao mã sợi RNA (-)

 Sợi RNA (-) được dùng làm khuôn để tổng hợp sợi (+) và các phân tử RNA phụ genome ( tương đương protein MP và CP)

 MP kết hợp với sợi RNA (+) để di chuyển sang tế bào khác qua sợi liên bào theo cơ chế nucleoprotein

 Các sợi RNA (+) và CP khi tích lũy đủ kích hoạt quá trình lắp ráp hạt virus mới

 Các hạt virus cũng kết tụ lại để tạo các thể vùi (tinh thể) dạng lục giác trong tế bào chất

6 Các sản phẩm gen và vai trò

ORF1 Protein MET-Hel Tạo mũ đầu 5’ phân tử RNA và tháo xoắn (helicase) trong

quá trình tái sinh virusORF2 Protein RdRp Enyme tổng hợp RNA trên khuôn RNA

7 Phương thức lan truyền

TMV xâm nhập và lan truyền rất dễ dàng qua tiếp xúc cơ học (cọ xát lá, cắt tỉa, tiếp xúc của

rễ trong đất), qua côn trùng miệng nhai ( kiểu cơ học), qua hạt của nhiều loại cây- bám ở bề mặt vỏ hạt (hạt cà chua, thuốc lá)

B Potato virus Y

1 Tên virus : Potato virus Y (PVY)

2 Hình thái và vị trí phân loại

b Tầm quan trọng

PVY được ghi nhận đầu tiên trên khoai tây từ năm 1931 và là một trong các virus thực vật được nghiên cứu nhiều và đầy đủ nhất PVY đặc biệt nguy hiểm trên cây họ cà và là virus quan trọng nhất trên khoai tây và nhiều trường hợp trên thuốc là, ớt, cà chua

c Phân bố : Toàn thế giới

imgnum=5428823)

Hình 6-6 Tổ chức bộ gen của Potato virus Y

(http://viralzone.expasy.org/all_by_species/50.html )

5 Phương thức tái sinh : diễn ra trong tế bào chất

 Virus xâm nhập vào tế bào chất của tế bào ký chủ (nhờ vector hoặc tiếp xúc cơ học)

 Hạt virus tháo vỏ, giải phóng bộ gen virus vào tế bào chất

 Bộ máy dịch mã của tế bào sẽ dịch mã tạo polyprotein ngay trên khuôn RNA genomecủa virus Sau đó, polyprotein được cải biến sau dịch mã nhờ các vùng có hoạt tính protease của polyprotein để tạo thành các protein chức năng

 Các protein của virus và của tế bào ký chủ thực hiện tái bản Sợi RNA(-) được tổng hợp trên sợi RNA (+)

 Sợi (-) mới được tổng hợp ra lại dùng làm khuôn để tổng hợp nhiều sợi (+) mới

 Lắp ráp hạt virus mới từ protein CP và sợi (+) mới được tổng hợp

6 Các sản phẩm gen và vai trò

Protein P1 Có hoạt tính proteinase, vận chuyển virus, ức chế phản ứng

phòng thủ của tế bào ký chủ (thông qua cơ chế câm gen).Protein bổ trợ (HC-Pro) Cần thiết cho sự lan truyền qua vector, cho virus di chuyển

hệ thống và di chuyển giữa các tế bào, cho quá trình tái bản;

có hoạt tính proteinase; có thể ức chế bộ máy câm gen của

tế bào

Protein 6K1 Tương tác với P3 để quy định tính gây bệnh của virus.Protein thể vùi tế bào chất (CI) Là thành phần chính của phức hợp tái sinh virus, cần cho sự

di chuyển của virus giữa các tế bào

Protein 6K2 Liên kết phức hợp tái sinh virus vào mạng lưới nội chất.Protein VPg Bảo vệ RNA, cần cho quá trình tái sinh bộ gen virus, di

chuyển hệ thống của virus trong cây, tương tác với yếu tố khởi đầu dịch mã , là 1 protein Avr của potyvirus

Protein NIa-Pro Có hoạt tính protease để giải phóng các protein chức năng

đơn lẻ

Protein vỏ (CP) Quan trọng trong lan truyền qua vector, trong sự di chuyển

hệ thống của virus và di chuyển giữa các tế bào, là một protein cấu trúc tạo virion, điều khiển quá trình tái sinh RNAvirus

7 Phương thức lan truyền

PVY truyền dễ dàng qua củ khoai tây nhưng không truyền qua hạt (hạt khoai tây, cà chua, thuốc lá); qua 50 loài rệp muội theo kiểu không bền vững