Bài giảng Di truyền học virus - TS. Nguyễn Thị Hoàng Lan

Cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: Tính đa dạng về cấu trúc di truyền, tính đặc thù về vật chủ, tái bản của virus, hệ thống phân loại virus, virus của vi khuẩn, cấu trúc bacteriophage, chu trình sinh tan,...

DI TRUYỀN HỌC VIRUS

Bộ môn vi sinh

Khoa Được – Đại học Lạc Hồng

TS Nguyễn Thị Hoàng

Lan

TÍNH ĐA DẠNG VỀ CẤU TRÚC DI TRUYỀN

• Bộ gen virus rất đa dạng

• Virus nhỏ nhất có khoảng 4 gene, lớn đến vàitrăm gene

• Bộ gene của virus sao chép được trong tế bàochủ tạo ra cả genome cho lắp ráp virion thế hệsau và các mRNA phải tổng hợp protein củavirus

TÍNH ĐẶC THÙ VỀ VẬT CHỦ

• Mỗi virus chỉ có thể nhiễm và ký sinh nhiều loại

ký chủ khác nhau trong một giới hạn nào đó

• Virus nhận biết tế bào theo nguyên tắc “chìakhóa và ống khóa” vì các protein bên ngoài củavirus chỉ gắn và đúng thụ thể trên tế bào ký chủnhận biết

o Virus dại có thể có nhiều ký chủ như loài gặm nhấm, chó, người

o Thực khuẩn thể (phage) chỉ nhiễm E.coli

TÁI BẢN CỦA VIRUS

• Bản chất genome của virus xác định kiểu saochép→ phương thức sao chép tùy thuộc vào bảnchất vật liệu di truyền

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VIRUS

Baltimore đưa ra hệ thống phân loại virus dựavào cơ chế sản xuất mARN để tổng hợp Protein

và sao chép chính chúng.

TỔNG HỢP PROTEIN

VIRUS CỦA VI KHUẨN

Có 3 pha bắt đầu cho xâm nhiễm của virus

• Bắt đầu nhiễm

• Sao chép và biểu hiện genome của virus

• Giải phóng các virion trưởng thành từ tế bào bị nhiễm

CẤU TRÚC BACTERIOPHAGE

CHU TRÌNH SINH TAN

• Có những phage luôn làm tan vi khuẩn khi chúngxâm nhập vào vi khuẩn này

• Phage độc xâm nhập vi khuẩn, sử dụng nguyênliệu của tế bào vi khuẩn để tái bản ADN củachúng, tạo vỏ protein rồi phá vỡ tế bào vi khuẩn

và giải phóng các phage con,Các phage tạothành sẽ tiếp tục xâm nhập các tế bào vi khuẩnliền kề

CHU TRÌNH TAN

LYTIC

CHU TRÌNH TIỀM TÀN

LYSOGENIC CYCLE

• Phage xâm nhập vào tế bào ký chủ là vi khuẩn

• ADN của phage lồng ghép với ADN của vi khuẩn

và không phá vỡ tế bào vi khuẩn và ADN nàyđược gọi là prophage

• Thể tiềm tàng phân bào thành thể tiềm tàng con

• Nếu môi trường không thuận lợi, prophageđược hoạt hóa tách khỏi nhiễm sắc thể vi khuẩn,tạo vỏ bọc protein rồi bắt đầu chu trình sinh tanphá vỡ tế bào ký chủ giải phóng phage con

CYCLE

Cách thức chính mà vi khuẩn bảo vệ bản thân chúng khỏi bacteriophage là sản sinh ra những enzym mà phá hủy ADN ngoại lai Những enzym này gọi

là endonuclease giới hạn , cắt đi ADN mà bacteriophage tiêm vào trong tế bào vi khuẩn

VIRUS THỰC VẬT

• Genome hầu hết ARN sợi đơn mạch (+) và nhiều dạng có capsid hình que, các protein capsomer hình xoắn

o Virus Tobacco Mosaic virus TMV

• Virus thực vật có bộ gen DNA rất hiếm

o Cauliflower mosaic virus là nhóm virus gây thiệt hại

kinh tế cây trồng

o Gemini virus gây ức chế sự sinh trưởng và làm lá ngô

có sọc vàng

• Virus thực vật thường lây lan từ cây này sang cây

khác qua những sinh vật trung gian là các vector : côn trùng, nấm, giun …

TOBACCO MOSAIC VIRUS

DI TRUYỀN HỌC VIRUS

• Virus phát triển rất nhanh

• Số lượng lớn thế hệ con cháu được tạo ra trong từng tế bào

• Nhiều đột biến thường xãy ra trong khoãng thời gian ngắn

• Cấu trúc gen phân đoạn/không phân đoạn đóng vai trò quan trọng trong di truyền học virus

• Virus ADN có xu hướng di truyền ổn định hơn virus ARN

• Virus ADN có cơ chế “đọc và sửa bản sao” (proof reading), chỉnh sửa các sai sót trong quá trình sao chép, dẫn đến sự biến đổi cấu trúc gen của nó sau những lần sao chép ở trong

cơ thể người và động vật, từ đó làm xuất hiện một phân týp

→ virus ARN không có cơ chế này

TÁI TỔ HỢP DI TRUYỀN VIRUS

những cá thể mới hoàn toàn (Reassortment)

• Các virus ARN phân đoạn thì sự hình thành dạng tái

trong bộ gen và kết quả tạo ra các thế hệ mang những đặc điểm không có ở cha và mẹ.

HÒA LẪN VÀ TÁI TỔ HỢP

DI TRUYỀN VIRUS ĐỘNG VẬT

• Antigenic drift → antigen drift còn gọi là “ trượt kháng nguyên” là sự thay đổi nhỏ liên tục theo thời gian vài bases trên trình tự ADN hoặc ARN.

• Antigenic shift → antigen shift còn gọi là “ gãy kháng nguyên” là sự thay đổi lớn về cấu trúc genome của virus do sắp xếp lại bộ gen Virus có thể trao đổi (swap) hoặc trộn lẫn (reassort) các chất liệu gen để tạo nên một phân týp virus mới.

Kết quả tạo ra các thế hệ virus tái tổ hợp mang những đặc điềm không có trước đó.

ANTIGEN DRIFT VÀ ANTIGEN SHIFT

VIRUS KHIẾM KHUYẾT

Virus khiếm khuyết là virus bị thiếu một hay nhiều gen chức năng cần cho quá trình tăng trưởng

• Bị đột biến mất đoạn

• Hoặc chỉ chứa DNA của ký chủ (Pseudovirions)Các virus nhóm Retrovirus thường là virus khiếm

khuyết

VECTƠ – BỘ GEN VIRUS

• Chuyển gen qua trung gian virus vào tế bào động vật có vú

o Đưa thông tin di truyền từ bên ngoài vào tế bào ổn định

→ cho phép sữa chữa những khiếm khuyết về mặt di truyền ( sử dụng liệu pháp gen nhằm điều khiển các tế bào ở bệnh nhân AIDS)