Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình Bởi: Nguyễn Lân Dũng phamvanty Virus DNA họ đại diện là: Adenoviridae, Herpesviridae, Papovaviridae Parvoviridae Adenoviridae Họ gồm chi: - Mastadenovirus, gồm 49 serotyp gây bệnh cho người viêm phổi, viêm mũi họng, viêm kết mạc, số gây ung thư chuột - Aviadenovirus, nhiễm chim, gia cầm - Virus chứa genome DNA kép - Virion dạng khối đa diện, đỉnh có sợi lông dài - Không có vỏ a-Cấu trúc 1/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Đường kính trung bình virion 70-100nm - Capsid chứa protein: Protein II nằm vỏ capsid Protein III hay protein penton, nằm đỉnh khối đa diện Protein IIIa nằm vỏ capsid Protein IV sợi đỉnh Protein VI nằm gần đỉnh Protein VIII nằm cạnh tam giác khống đa diện Protein IX nằm gần đỉnh - Lõi chứa protein Protein V nối DNA với protein II (penton) Protein VII bao quanh sợi DNA Protein X nằm bề mặt tam giác capsid Protein 55 kDa gắn đầu chuỗi gọi tắt protein đầu chuỗi (TP) - Ở đầu chuỗi DNA có trình tự lặp lại đảo chiều 2/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình b- Hấp phụ xâm nhập - Sợi đỉnh virus gắn vào thụ thể (CAR) dành cho kháng thể virus coxsackia adeno - Intergrin gắn vào trình tự RGD protein III (penton) để giúp virus xâm nhập vào tế bào theo lối nhập bào, tạo endosome - Virus thoát khỏi endosome nhờ pH endosome thay đổi, bị vỡ giải phóng nucleocapsid - Vi ống gắn với hexon vận chuyển virion vào gần lỗ nhân Vỏ capsid bị phân giải, DNA giải phóng vào nhân qua lỗ nhân Protein 55 kDa đầu 5’ bám vào màng matrix nhân c- Phiên mã dịch mã sớm Genome tách thành sợi R L (phải trái) không gọi sợi (+) sợi (-) sợi có khung đọc • Cả sợi phiên mã tạo mRNA • Sợi R có gen E1A, E1B, gen cấu trúc, gen E3 • Sợi L có gen E2A, E2B E4 - RNA polymerase II phiên mã tạo mRNA virus có mũ đầu 5’ đuôi poly (A) đầu 3’ • mRNA E1 dịch mã tạo protein E1 • Các gen sớm trung gian E1A tham gia vào hoạt hoá trans gen virus - Protein E1 gắn vào protein điều hoà vật chủ, gắn vào hộp TATA, điều hoà ngược pha S, hoạt hoá protein p53 3/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình • Protein E1B ức chế chết theo lập trình (apoptosis) tế bào • E1 gắn pRB (protein ung thư võng mạc) - Phiên mã sợi L để tạo mRNA cho E4 sau dịch mã để tạo protein E4 • E4 điều hoà ngược gen virus, tham gia vào vận chuyển mRNA vào tổng hợp DNA - Phiên mã mRNA E2, tổng hợp protein quan trọng cần cho tổng hợp DNA - Phiên mã mRNA E3, dịch mã tạo protein E3 để cải biến đáp ứng miễn dịch vật chủ ức chế apoptosis d-Sao chép Sao chép DNA tiến hành tế bào bước vào pha S E2 tích luỹ - Các đoạn lặp đảo chiều đầu dùng làm điểm khởi đầu chép - Có protein 80 kDa (protein đầu chuỗi) DNA polymerase Từ vùng E2 tạo heterodimer để bắt đầu chép • Cả sợi genome bị chỗ virus thực chép theo chế bán bảo thủ • Sợi mẹ có cấu trúc cán chảo (panhandle) có đoạn đầu lặp đảo chiều tiến hành phiên mã • Protein đầu chuỗi 80 kDa bị cắt bớt để tạo thành protein 55 kDa e- Phiên mã dịch mã muộn - Sau chép, vận chuyển mRNA vật chủ bị ức chế • Phức hợp E4.E1B ngăn cản vận chuyển mRNA vật chủ tăng cường vận chuyển mRNA virus khỏi nhân • Sản phẩm gen sớm sau hoạt hoá trans gen muộn - Sự cắt nối mRNA vị trí gắn đuôi poly (A) khác tạo nên mRNA khác f- Lắp ráp giải phóng - Penton hexon lắp ráp tế bào chất, sau tập hợp nhân để lắp ráp thành capsid 4/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - DNA chui vào capsid nhờ phân tử protein đóng gói Nếu DNA không chui cào capsid, tách Virion hoàn chỉnh khỏi nhân toát Herpesviridae Họ gồm chi: Alpha herpesvirus - HHV-1 (human herpesvirus-1) gây chốc mép - HHV-2, gọi herpes sinh dục gây bệnh đường sinh dục - HHV-3 gây bệnh thuỷ đậu, zona - Simian herpesB gây bệnh khí Beta herpesvirus - HHV-4 virus Epstein-Barr gây ung thư vòm họng - HHV-5 virus cự bào (CMV-cytomegalovirus) - HHV-6 gây bệnh ban (ban đào) - HHV-7 không biểu triệu chứng - HHV-8 Sarcoma Kaposi người Gamma herpesvirus a- Cấu trúc 5/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Virus có vỏ ngoài, bề mặt có glycoprotein, glycoprotein bề mặt gC, gD, gB, gE, gH, gI, gK, gL, gM Vỏ chứa lipid đường kính 150-200nm - Phía vỏ lớp protein vô định hình (tegument) – vùng hạt chứa protein dạng cầu - Capsid có kích thước trung bình (100nm), dạng khối đa diện với 162 capsome - Lõi DNA kép, dạng thẳng genome lớn virus (240 kb) b- Hấp phụ xâm nhập - Protein bề mặt gC virus bám vào thụ thể bề mặt tế bào + Một số chất trung gian xâm nhập (HVEM-herpesvirus entry mediators) giúp virus gắn dặc hiệu vào glycoprotein gD + Khi dung hợp với màng tế bào cần có thêm tham gia glycoprotein bề mặt khác gB, gD, gE gI - Virus vào tế bào theo lối nhập bào - Virus tiếp cận nhân, có DNA protein tegument qua lỗ nhân c- Phiên mã dịch mã sớm - Genome virus khép vòng không liên kết với protein chromatin 6/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Một phần protein tegument virus herpes simplex giữ lại tế bào chất ngăn cản tổng hợp protein tế bào chủ nhờ phân huỷ polyriboxom RNA tế bào + Protein tugument, có α-TIF (yếu tố cảm ứng trans gen α) tiến hành hoạt hoá trans tăng cường tổng hợp mRNA sớm + gen α sớm (khoảng 10%) không đòi hỏi tổng hợp protein mà nguồn dự trữ cho sản phẩm gen α - RNA pol II phiên mã gen α lại tạo mRNA để tổng hợp protein α tham gia vào điều hoà biểu gen virus herpes - Các gen β (gen sớm sau) phiên mã mức độ thấp sản phẩm gen α - Gen β1 cần sản phẩm gen α phiên mã trước tiên, tạo mRNA để tổng hợp ICP-6 (β16) ribonucleotide reductase ICP-18 (β18) protein bám DNA - β2 gen sớm sau phụ thuộc vào gen α4 phiên mã sau gen β1 - Một số protein β2 ngăn cản tổng hợp protein α Các sản phẩm gen β đạt cao sau 5-7 nhiễm d- Sao chép genome - Trước tổng hợp DNA có số protein cấu trúc ?1 - Virus sử dụng nhiều enzyme helicase, primase polymerase để tiến hành chép genome theo chế vòng tròn xoay - Sao chép bắt đầu điểm khởi đầu nhiều đoạn RNA không loại bỏ Khi DNA chép nhiều điểm khởi đầu chép, lúc đầu sợi đơn dài, sau tổng hợp sợi bổ sung Đây sợi trùng lặp (concateme) gồm nhiều genome nối với Enzyme cắt để phân tử có kích thước trình tự genome e- Phiên mã dịch mã muộn - Các protein β hoạt hoá gen ?1 Một số protein ?1 tạo thành trước tổng hợp DNA - Các gen ? mã hoá cho protein muộn - tức protein cấu trúc, tích luỹ nhân màng nhân, ví dụ capsome dạng ống, protein bề mặt vỏ 7/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Các protein ? ức chế tổng hợp sản phẩm gen β Sự điều hoà biểu gen virus herpes Gen α hoạt hoá protein α-TIF gen β mã hoá Protein α tự điều hoà biểu hoạt hoá gen β Protein α β hiệp đồng hoạt hoá gen ?, proetin ? mà tham gia lắp ráp tạo virion vừa điều hoà hoạt động gen α Ghi chú: → hoạt hoá; > ức chế f- Lắp ráp giải phóng Protein tạo capsid gắn với trình tự “α” nằm DNA kép, cắt chúng khỏi sợi trùng lặp, tạo capsid, qua màng nhân Màng nhân bọc capsid sau dung hợp với màng sinh chất để Papovaviridae Gồm chi: Papilomavirus gây bệnh mụn cóc, ung thư cổ tử cung Polymevirus gây viêm não Virus tạo bọt SV40 8/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình a- Cấu trúc Capsid hình khối đa: diện, đường kính 45-55nm, vỏ ngoài, tạo thành từ 72 capsome Capsome cấu tạo từ protein VP1, VP2 VP3 VP1 protein lớn capsid VP2 protein nhỏ capsid VP3 protein capsid gắn DNA Lõi DNA kép, khép vòng b- Hấp phụ xâm nhập - Virus vào tế bào biểu mô theo chế nhập bào Sự hấp phụ thay đổi tuỳ loại virus, cần phân tử MHC-I, yếu tố sinh trưởng axit sialic thụ thể HPV-6 integrin, HPV-11 heparin sulphat - Virus nằm endosome cởi vỏ tế bào chất, sau genome DNA kép, khép vòng vào nhân qua lỗ nhân c- Phiên mã dịch mã sớm Phiên mã nhờ RNA polymerase II tế bào để pre-mRNA (mRNA tiền chất) Pre-mRNA cắt nối tạo mRNA, có mũ đầu 5’ đuôi poly (A) đầu 3’ Có tên gọi kháng nguyên T lớn kháng nguyên T nhỏ Virus SV40 có kháng nguyên T virus polyoma có kháng nguyên T (thêm kháng nguyên T trung bình) d- Sao chép genome 9/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Sự tích luỹ kháng nguyên T lớn có tác dụng chuyển tế bào vào pha S, virus phụ thuộc vào máy chép tế bào - DNA virus chuyển thành nhiễm sắc thể nhỏ (minichromosome) - Kháng nguyên T lớn bám vào DNA hoạt hoạt động enzyme helicase ngăn chặn phiên mã sớm cách phong bế điểm khởi đầu - Sự chép theo chế theta tạo genome giống hệt e- Phiên mã dịch mã muộn - Sự chuyển vị trí khởi đầu sau chép DNA cho phép bắt đầu tổng hợp mRNA muộn - Nhờ phương thức cắt nối lựa chọn (alternative splicing) mà từ phiên mã tạo mRNA có đoạn dẫn đầu không dịch mã giống + mRNA VP1 tổng hợp protein Vp1 Các riboxom bắt đầu dịch mã điểm khởi đầu dịch mã thay đổi để tạo VP3 + mRNA Vp2/VP3 tổng hợp protein VP2/VP3 f- Lắp ráp giải phóng - VP2 VP3 gắn vào VP1 tín hiệu định vị nhân VP1 tạo thành phức hợp tích luỹ nhân - Các protein cấu trúc tự động lắp ráp với tạo thành capsid rỗng DNA loại bỏ histon-1 trước chui vào capsid - Nucleocapsid rời khỏi nhân, tạo bọng với màng lưới nội chất nhẵn để khỏi bề mặt đỉnh tế bào biểu mô nhờ dung hợp với màng tế bào chất 10/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Khi gắn không cần lượng xâm nhập cần 37oC Nếu 10oC không xâm nhập - Virus vào theo lối nhập bào tạo endosome Endosome dung hợp với lysosom - pH thấp endosome cảm ứng để vỏ virus dung hợp với màng endosome giải phóng nucleocapsid vào tế bào chất - Phiên mã chép genome tiến hành cấu trúc nucleocapsid lõi c- Phiên mã mRNA - Trong tế bào chất gRNA kháng enzyme ribonuclease tạo phức với protein N - Protein L với protein P yếu tố tế bào tạo phức hợp gắn vào đầu 3’ phức hợp tự phosphoryl hoá - Phiên mã đầu 3’ kết thúc sau gắn đuôi poly (A) vào gen đầu tiên, tạo nhiều loại mRNA để tổng hợp protein N, P, M, G L - Tổng hợp protein: + Từ mRNA tương ứng tổng hợp protein N, P, M, G, L + Protein G cài vào màng mạng lưới nội chất, tạo bọng mang gắn vào màng tế bào chất + Protein M xếp sát màng tế bào gắn với protein G d- Sao chép genome - Khi lượng protein N tăng lên phong bế vị trí khởi đầu phiên mã genome (vRNA) - Sợi mRNA có chiều dài đủ (bằng genome) tổng hợp nhờ phức hợp polymerase + Các yếu tố tế bào chủ có vai trò quan trọng chép genome virus + Lượng protein P tăng lên cần thiết trình chép 27/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình + Hầu hết gRNA nhanh chóng tạo cấu trúc ribonucleoprotein Một số gRNA dùng để phiên mã mRNA e- Lắp ráp giải phóng - Phức hợp ribonucleoprotein lỏng lẻo liên kết với protein M, ngăn cản chép phiên mã virus - Khi có nhiều protein M hơn, gắn vào ribonucleoprotein xoắn chặt, ngăn cản phiên mã đưa chúng tới màng sinh chất để nảy chồi Orthomyxoviridae Gồm chi Orthomyxovirrus với virus cúm A, B, C, cúm gia cầm H5N1, a- Cấu trúc Virus đa hình thái, đường kính 80-120nm - Vỏ có protein sau: + Protein heamagglutinin (HA) hay gai H, gồm tiểu đơn vị HA1 HA2 Virus cúm A có 16 gai H + Protein neuraminidase (NA) hay gai N Virus cúm A có loại gai N + Protein kênh ion M2 + Protein M1 28/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Capsid dạng xoắn gồm phức hợp ribonucleoprotein (RNP), chứa protein: Protein nucleocapsid (NP), protein polymerase (PA), protein polymerase (PB1), protein polymerase (PB2) Genome RNA đơn, âm, phân đoạn Cúm A B gồm đoạn, cúm C có đoạn RNA b- Hấp thụ xâm nhập - Gai H bám vào thụ thể axit sialic màng tế bào, xâm nhập vào tế bào theo lối nhập bào, tạo endosome dung hợp với lysosom - pH thấp endosome giúp protein dung hợp (protein F) nằm ẩn phía gai H chồi lên, cắm vào màng endosome đẻ đẩy nucleocapsid vào tế bào chất Enzyme từ lysosom phân giải màng endosome - Nucleocapsid vào nhân, tiến hành phiên mã chép nhân c- Phiên mã Phức hợp polymerase gồm PA, PB1 PB2 - RNA virus gắn vào vị trí gắn đầu 3’ 5’ PB1, RNA tế bào gắn vào PB2 - Virus chiếm đoạt mũ đầu 5’ mRNA tế bào để làm mồi cho mRNA nhờ enzyme exonuclease, nên phải chui vào nhân - Tạo mRNA khỏi nhân d- Tổng hợp protein - Tiến hành tổng hợp loại protein virus tế bào chất sau chui vào nhân để tạo nucleocapsid e- Sao chép genome Khi protein NP tích luỹ nhiều, chúng bám phong bế mũ đầu 5’ gốc 4-7 A RNA virus, ngăn chặn lặp lại gốc U vRNA tạo thành cRNA (tức sợi RNA + bổ sung) - cDNA protein NP bao quanh dẫn đến việc phức hợp polymerase protein PA tiến hành chép vRNA từ khuôn cRNA tổng hợp - vRNA bao protein Np để tạo nucleocapsid f- Lắp ráp giải phóng 29/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Phức hợp RNP hình thành nhân, với protein M1 khuếch tán thụ động vào nhân đồng thời có gắn protein bề mặt virus vào màng sinh chất tế bào - M1 gắn với RNP dẫn đến vận chuyển khỏi nhân - Protein NA cắt gốc axit sialic để giúp virus nảy chồi thoát khỏi tế bào Paramyxovirida Gồm chi: - Paramyxovirus gồm virus Sendai (á cúm typ chuột), cúm typ 1và người - Rubelavirus gồm virus quai bị, Newcastle, cúm typ 2, 4ª, 4b người Có protein HN - Morbillivirus gồm sởi, dịch sốt chó (canine distemper) Có gai H gai N - Pneumovirus, virus hợp bào hô hấp người (HRSV – Human respiratory syncytial virus) Không có gai H N a- Cấu trúc Virus có kích thước 125-250 nm - Vỏ gồm protein: + Protein F (dung hợp) + Protein heamagglutinin – neuraminidase (HN) có hoạt tính gắn cắt axit nucleic 30/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình + Protein (M) nằm vỏ - Nucleocapsid dạng xoắn gồm: + Genome phân tử RNA đơn, (-) + Protein nucleocapsid (NP) bao quanh genome, liên kết với protein M protein L P + Protein lớn (L) có hoạt tính polymerase + Photphoprotein (P) b- Hấp thụ xâm nhập - Virus gắn gai HN vào thụ thể bề mặt axit sialic tế bào pH trung tính - Protein F protease tế bào chủ cắt cho phép dung hợp với màng tế bào để đưa nucleocapsid vào tế bào chất - Protein M gắn vào protein NP, ức chế tổng hợp mRNA điều phải thực trước phiên mã sớm c- Phiên mã mRNA - Các gen gRNA tách biệt nhờ trình tự gắn nằm gen gọi tắt ICS (short intercistronic nucleotide sequences) Đây RNA đa gen (polycistron) - Các sản phẩm gen chồng lớp tiếp sản phẩm gen P/C/V/D dùng điều hoà chu trình nhân lên - Phiên mã tiến hành cấu trúc RNP lõi, bắt đầu đầu 3’ kết thúc thêm đuôi poly (A) vào gen - Số lượng mRNA nhiều hay tuỳ thuộc vào tái khởi động phiên mã Phiên mã hết gen đến gen khác quay lại tái khởi đầu phiên mã để protein NP, P, M, F, HN L d- Tổng hợp protein 31/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Tiến hành tổng hợp protein từ mRNA tế bào chất - Protein F Hn cài vào màng mạng lưới nội chất, hình thành bọng chuyển đến gắn vào màng tế bào - Protein M liên kết với protein gai màng tế bào chất - Protein NP phong bế vị trí khỏi đầu ICS cho phép bắt đầu phiên mã sợi cRNA (RNA tương bù) e- Sao chép genome - Từ sợi gRNA (-) làm khuôn tổng hợp sợi tương bù cRNA (+), đến lượt cRNA sinh làm khuôn để tổng hợp genome RNA - gRNA sinh lại làm khuôn để tổng hợp mRNA thêm nhiều cRNA - gRNA liên kết với protein NP, P L để tạo cấu trúc lõi f- Lắp ráp giải phóng - Protein NP gắn vào vị trí đặc hiệu bao quanh RNA tạo nucleocapsid nảy chồi - Các protein heamagglutinin – neuraminidase (HN) cắt axit sialic nằm bề mặt tế bào cho phép virus thoát khỏi tế bào Reoviridae Bao gồm chi: - Orthoreovirus Virus reo typ người - Rotavirus Virus rota gây bệnh tiêu chảy trẻ em - Orbivirus Virus gây bệnh lưỡi xanh gia súc, virus gây bẹnh sốt Colorado ve - Phytoreovirus Virus bệnh lúa lùn, virus khối u thực vật a- Cấu trúc 32/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình Virus có đường kích trung bình (60-80nm) vỏ ngoài, capsid gồm lớp vỏ: - Vỏ capsid cấu tạo gồm capsome tiểu đơi vị: δ1 – protein hấp phụ μ1 μ16 – protein capsid δ3 – protein capsid - Vỏ capsid chứa protein: λ1 – protein capsid (nằm bề mặt capsid trong) α2 – protein capsid μ2 – protein lõi α4 – protein không cấu trúc μ3 – protein không cấu trúc λ3 – RNA polymerase - Genome gồm 10-11 phân tử RNA kép: L1, L2 L3: RNA kép dài M1, M2 M3: RNA kép trung bình S1, S2, S3 S4: RNA kép ngắn 33/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình b- Hấp phụ xâm nhập - Gai VP4 virus bám vào thụ thể bề mặt glycophorin – A tế bào lông ruột - Virus vào tế bào theo có chế nhập bào qua trung gian thụ thể, tạo endosome - Màng endosome dung hợp với màng lysosom Enzyme lysosom phân giải vỏ capsid ngoài, giữ lại vỏ capsid tìm cách thoát vào tế bào chất c- Phiên mã chép - RNA polymerase phụ thuộc RNA virus mang theo hoạt hoá vỏ bị phân huỷ enzyme protease - RNA tiến hành phiên mã tạo mRNA khuôn sợi RNA (-) Quá trình thực bên vỏ capsid - mRNA có chức năng: mRNA RNA khuôn để tổng hợp sợi tương bù cho genome - mRNA đẩy qua kênh nằm đỉnh capsid vào tế bào chất d- Dịch mã - mRNA tổng hợp riboxom loại protein cấu trúc không cấu trúc (enzyme) - Protein cấu trúc lắp ráp tạo vỏ capsid trong, bao quanh 11 đoạn RNA (+) Tiếp sợi RNA (+) đuợc dùng làm khuôn tạo sợi RNA (-) tương bù để genome RNA kép e- Lắp ráp giải phóng - Protein cấu trúc lắp ráp tạo vỏ capsid bao quanh capsid trong, tạo virion hoàn chỉnh, phá vỡ tế bào Tế bào lông ruột bị phá huỷ, gây tiêu chảy Bacteriophage Bacteriophage (Bacterriophage), viết tắt phage (phage), virus kí sinh vi khuẩn Genome chúng DNA RNA, với kích thước nằm khoảng từ 2,5 đến 150kb Phage có chu trình sống đơn giản – chu trình tan phức tạp – chu trình tiềm tan, genome chúng cài vào NST tế bào hoạt động theo phương thức chuyển vị Phage phát từ đầu kỷ XX, cách độc lập, hai nhà khoa học Twort (1915) d’Herelle (1917) Phage nghiên cứu sâu rộng mô hình virus công cụ để phát kiến thức DNA (DNA 34/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình vật chất di truyền, xác định mật mã di truyền, tồn mRNA nhiều khía cạnh sinh học phân tử khác) Vì phage kí sinh prokaryota nên chúng thường có trình tự quan trọng giống tế bào chủ Do vậy, chúng sử dụng mô hình đơn giản cho nhiều khía cạnh sinh học phân tử khác prokaryota Phage sử dụng phổ biến vectơ tách dòng, liệu pháp gen, sản xuất vacxin Nhiều enzim phage mã hóa dùng kỹ thuật di truyền để nối đoạn gen biểu gen tế bào prokaryota… Các trình nhân lên bacteriophage Về bản, bước nhân lên bacteriophage tế bào vi khuẩn giống Tuy nhiên, có khác biệt loại Một số nhân lên theo chu trình tan, số khác lại nhân lên theo chu trình tiềm tan a Hấp phụ: Trong môi trường dịch thể, phage trạng thái chuyển động tự Do va chạm ngẫu nhiên, phân tử protein đầu mút sợi lông đuôi gắn đặc hiệu vào thụ thể phân tử polysaccharit, bề mặt màng E.coli Mỗi loại phage gắn vào loại thụ thể, polysaccharit bề mặt tế bào Gram (-) axit teichoic vi khuẩn Gram (+), số khác gắn vào đầu mút pili F b Xâm nhập: Phage tiết lyzozim phá hủy peptidoglycan Bao đuôi co lại, ống trục đâm xuyên qua thành tế bào, đẩy axit nucleic vào tế bào c Tổng hợp thành phần: Sau axit nucleic vào tế bào thời kỳ ẩn (eclipse period) Không có virion nguyên vẹn tạo thành Genome virus kiểm soát máy tổng hợp tế bào, ngăn chặn tổng hợp bình thường tế bào để 35/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình chuyển sang tổng hợp thành phần phage bao gồm tổng hợp genome protein (y kẻ xâm lược quốc gia không phòng thủ) d.Lắp ráp: Các phận đầu, đuôi, lông, v.v tạo thành nơi khác phân xưởng, sau lắp ráp ngẫu nhiên với Genome DNA tạo thành nhờ DNA polymerase tổng hợp sau chui vào lõi để tạo virion hoàn chỉnh e Phóng thích: Lyzozim phage tổng hợp phá hủy peptidoglycan thành tế bào Khi thành tế bào bị phá hủy, thẩm thấu làm cho tế bào trương lên vỡ Phage giải phóng môi trường xung quanh để lặp lại chu trình nhân lên tế bào Sau số phage có tầm quan trọng thực tiễn (1) Phage M13 Phage có dạng sợi, chứa genome DNA (+) đơn, khép vòng, với kích thước 6,4Kb M13 gắn đặc hiệu vào pili F (pili mã hóa plasmit, gọi yếu tố F, có tế bào “đực”) E.coli thông qua protein phụ (g3p) nằm vỏ đầu sợi phage Sự gắn cảm ứng làm thay đổi cấu trúc protein tạo nên vỏ capsid khiến toàn hạt co ngắn lại tạo động lực bơm DNA vào tế bào chất DNA polymease tế bào tổng hợp sợi bổ sung tạo DNA kép dạng chép (RF) Genome gồm 10 gen nằm sát nhau, có vùng xen nhỏ (intergenic region) chứa điểm khởi đầu chép (ori) Phiên mã xảy (vẫn nhờ enzyme tế bào chủ) số vài promoter, gặp hai điểm kết thúc (terminator) Quá trình dẫn đến gen nằm gần điểm kết thúc phiên mã nhiều so với gen nằm xa, phương thức chủ yếu việc điều hòa biểu gen phage M13 Tất RF tổng hợp tổng hợp DNA kép bình thường, khởi đầu chép cần phải cắt đứt sợi (+) nhờ enzyme endonuclease (sản phẩm gen 2) để hở đầu 3’OH, mà không cần mồi Từ RF liên tục tạo sợi DNA (+) dành cho đóng gói tạo virion Các sợi không dùng làm khuôn tạo sợi DNA (-) sau tổng hợp, chúng bao bọc protein, sản phẩm gen Cấu trúc chuyển màng tế bào, DNA bám vào protein capsid màng tế bào chui theo lối nảy chồi mà không phá vỡ tế bào Vi khuẩn nhiễm M13 tiếp tục sinh trưởng phân chia, cho dù với tốc độ thấp hơn, tạo hệ tế bào giải phóng M13 Lượng DNA chui khác nhau, nên hạt có kích thước khác Trong quần thể có hạt mang nhiều genome hạt mang phần genome Nhờ cách nhân lên kỳ lạ cấu tạo genome đặc biệt mà M13 sử dụng có hiệu công nghệ sinh học: - Genome chuỗi đơn nên dùng giải trình tự 36/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Dạng trung gian RF (DNA kép khép vòng) plasmit nên dùng làm vectơ tách dòng - Không có hạn chế kích thước genome nên gắn đoạn DNA ngoại lai lớn - Do không làm tan tế bào, nên trì liên tục tách chiết lượng lớn DNA tách dòng (2) Phage T7 Cũng phage khác, T7 có đầu hình khối đa diện gắn với đuôi ngắn với sợi lông đuôi Phage T7 có kích thước nhỏ, có genome DNA kép (khoảng 40 Kb) dạng thẳng Trước hết đầu mút sợi lông đuôi gắn vào thụ thể LPS màng sinh chất Khi xâm nhập, đầu genome (gọi đầu trái) vào trước, đồ genome chia theo phần trăm tính từ đầu trái Ngay sau genome vào tế bào chất, RNApolymease phụ thuộc DNA bình thường E.coli nhận promoter gen sớm ngay, nằm vị trí 1% 2%, đầu 3’ genome Tất sản phẩm gen sớm tham gia vào điều khiển làm dừng phiên mã tế bào chủ, chuẩn bị cho chép biểu genome virus Bản phiên mã sớm ribonuclease III tế bào chủ phân cắt thành mRNA, có mRNA mã hóa cho protein kinase (gp0,7) dùng để phosphoryl hóa làm bất hoạt RNA polymerase vật chủ, ngăn cản phiên mã gen sớm khác Và tổng hợp RNA polymerase (gp1) dùng để phiên mã gen nằm giữa, tham gia vào chép DNA T7 gen muộn tham gia vào lắp ráp làm tan bào để giải phóng virus Các sản phẩm khác, gp2, gắn vào RNA polymerase tế bào để làm bất hoạt enzyme RNA polymerase T7 có tính đặc hiệu cao với promoter T7, nên ức chế RNA polymerase tế bào dành toàn hoạt động phiên mã cho T7 Sự chép genome T7 gồm giai đoạn: a.Khởi đầu diễn vị trí nằm đầu trái genome RNA polymerase (gp1) T7 tổng hợp mồi ngắn từ protomer vùng khởi đầu dùng cho bước khởi đầu b Kéo dài từ mồi theo hướng, enzyme gp5 gp7 T7 xúc tác Protein gp5 gắn với thioredoxin để tạo DNA polymerase dùng cho tổng hợp DNA từ mồi, theo hướng 5’ – 3’, tạo thành sợi muộn Protein gp4 enzyme đa chức năng, có hoạt tính pimase, helicase NTP-ase, gắn vào mạch DNA đơn duỗi xoắn phân tử DNA mẹ chuyển dịch theo hướng 5’ – 3’ DNA nhờ thuỷ phân NTP Sự mở xoắn chuỗi DNA mẹ theo hướng chạc chép Khi gặp vị trí đặc hiệu nhận biết primase, 37/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình gp4 tổng hợp mồi tetraribonucleotide (pppApCpCpC pppApCpCpA) Các mồi cung cấp đầu 3’-OH để khởi đầu tổng hợp sợi muộn nhờ DNA polymerase T7 Protein gp3 endonuclease gp6 exonuclease tiến hành phân giải DNA vật chủ để cung cấp nucleotide làm nguyên liệu cho tổng hợp DNA T7 Gp6 DNA polymerase I vật chủ tham gia vào loại bỏ mồi mRNA c.Sự tạo thành phân tử DNA trùng lặp (concatemer) Do phân tử RNA mồi đầu 5’ bị loại bỏ trước hoàn thành chép, nên phân tử DNA kép tạo thành, có đoạn đầu 5’ không chép tương ứng với đầu 3’ mạch tương bù đoạn đơn Các đoạn đơn hai chuỗi có trình tự lặp lại chiều, nên gắn với nhau, tạo phân tử DNA đúp (bimolecule) Những chỗ hở tổng hợp bổ sung nối với nhờ ligase Concateme endonuclease T7 (gp3) cắt vị trí đặc hiệu hai phía tạo thành đoạn đầu sole, sau DNA polymerase hoàn tất đầu mạch đơn (sole) thành phân tử kép đầu bằng, có kích thước genome T7 Phage trưởng thành thoát khỏi tế bào nhờ lyzozim (gp3,5) làm tan bào Đáng ý RNA polymerase đặc hiệu với promoter T7, tiến hành phiên mã trình tự DNA có promoter T7 RNA polymerase T7 có khả phiên mã mạnh gấp lần RNA polymerase E coli, thường dùng để biểu gen E coli (3) Phage T4 T4 phage T chẵn, có kích thước lớn Genome DNA kép, dạng thẳng, chứa khoảng 100 gen với kích thước 1,7x108 bp Chu trình nhân lên bắt đầu lông đuôi bám vào thụ thể bề mặt E coli, tiết lyzozim phân giải peptidoglycan thành tế bào, bơm DNA vào tế bào Mặc dù genome dạng thẳng quần thể, virion chứa genome có trình tự thay đổi theo kiểu vòng tròn, tức đổi đầu quay vòng (circular permutation) có hai đầu lặp lại chiều Do để dễ hình dung, người ta thường biểu diễn đồ gen T4 vòng tròn Ví dụ virion chứa genome có trình tự sau đây: ABCDEFGAB, CDEFGABCD, EFGABCDEF, GABCDEFGA, … Một gen dịch mã enzyme dùng để chặt nhỏ DNA tế bào chủ, không động chạm đến DNA phage, base cytosin thông thường DNA thay base C cải biến, 5-hydroxy metylcytosin (HMC) HMC bắt cặp với guanin nên không làm thay đổi chức khuôn virus, có mặt giúp cho enzyme virus phân biệt axit nucleic virus với tế bào chủ Sự cải biến làm cho DNA phage kháng lại nhiều enzyme giới hạn tế bào chủ Tuy nhiên, nhóm hydroxyl 5-HMC cải biến cách thêm gốc glucozơ, DNA glucosyl hoá kháng lại tất endonuclease tế bào chủ 38/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình Toàn cho trình từ lúc bắt đầu tiếp xúc với bề mặt tế bào đến làm tan tế bào kéo dài 20-30 phút 3oC, tổng hợp DNA bắt đầu khoảng phút sau nhiễm Genome T4 gồm nhóm gen sớm ngay, gen sớm sau gen muộn • Gen sớm phiên mã nhờ RNA polymerase (bình thường ααββ’ δ) cải biến tế bào để tạo protein điều hoà Khi xâm nhập, protein (sản phẩm gen alt (alternation) T4) đưa vào tế bào chủ với DNA để cải biến trình tự RNA polymerase E coli, làm giảm lực yếu tố δ với enzyme lõi (ααββ’) khiến yếu tố không nhận diện promoter E coli dẫn đến cản trở phiên mã tế bào, lại nhận diện promoter gen sớm T4 để tiến hành phiên mã • Gen sớm sau mã hoá cho enzyme DNA polymerase tham gia chép phiên mã virus • Gen muộn mã hoá cho protein cấu trúc (đầu, đuôi, lông) enzyme dùng để giải phóng phage khỏi tế bào Sự chép DNA diễn tương tự phage T7 Phân tử chép có đầu thừa tận đầu 5’ hai phân tử RNA mồi không thay DNA, đầu 3’ đối diện đoạn DNA đơn Các base bổ sung đầu 3’ phân tử trùng lặp (concateme) DNA ligase hàn chỗ đứt Enzyme giới hạn cắt phân tử DNA concateme thành đoạn tạo genome đổi đầu quay vòng Phiên mã genome muộn hoàn toàn phụ thuộc vào có mặt DNA tổng hợp, dạng có cấu trúc lỏng lẻo thuận lợi cho phiên mã Ba peptide, sản phẩm gen T4 (33,45 55) gắn vào RNA polymerase với chức chất hoạt hoá gen (gen activators) giúp nhận diện promoter gen muộn Quá trình lắp ráp giải phóng diễn phage T khác Tế bào bị phá vỡ, giải phóng 100-200 hạt phage DNA-ligase T4 enzyme xúc tác cho phản ứng tạo liên kết photphodieste 3’OH 5’-P liền kề phân tử DNA RNA sợi đôi Do enzyme có khả nối đoạn DNA có đầu sole đầu bằng, nên sử dụng rộng rãi tách dòng cải biến DNA (4) Phage lamda Phage lamda virus ôn hoà có cấu tạo giống T4, đuôi có sợi lông ngắn Đầu chứa DNA kép, dạng thẳng Sự lây nhiễm bắt đầu sợi lông đuôi gắn vào thụ thể bề mặt E coli, sau tiêm DNA vào tế bào chất DNA viron sợi kép, dạng thẳng đầu mạch đơn bổ sung cho nhau, gọi đầu dính (cohesive end), viết tắ cos Ở tế bào chủ, hai đầu genome nhanh chóng gắn vào tạo 39/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình phân tử dạng vòng Điều xảy tuỳ thuộc phương thức sinh sản, chu trình tan hay chu trình tiềm tan Chu trình tan giống với T4, chia làm giai đoạn • Giai đoạn I: Từ điểm khởi đầu Ori, tiến hành chép theo hai hướng đối diện nhau, theo kiểu theta kết thúc chạc ba gặp nhau, để tạo nhiều khuôn cho phiên mã khuôn cho chép • Giai đoạn II: Từ khuôn DNA kép dạng vòng tổng hợp, tiến hành chép theo chế vòng tròn xoay (giống ϕx174) Enzyme cắt làm đứt sợi (+) để lộ đầu 3’-OH, sợi (-) nguyên vẹn bên dùng làm khuôn Sợi () xoay, nucleotide gắn vào đầu 3’-OH để nối dài mạch mà không cần mồi, thường sau tổng hợp đoạn DNA mạch đơn dài gắn mồi để tổng hợp mạch bổ sung, tạo phân tử DNA kép Enzyme cắt phage λ mã hoá cắt vị trí chuyên biệt hai mạch để tạo đoạn có kích thước genome Điểm cắt đầu dính cos Sau chép genome phiên mã gen muộn để tạo protein cấu trúc, tiếp dó giai đoạn lắp ráp giải phóng Điều đáng ý DNA λ có đoạn (nằm gen J gen att) không đóng vai trò quan trọng trình nhân lên λ Do kỹ thuật di truyền, phage λ dùng làm vectơ chuyển gen Người ta cắt bỏ đoạn thay vào đoạn gen mong muốn để tách dòng Chu trình tiềm tan Ngược với chu trình tan chu trình tiềm tan, theo không thành phần phage tổng hợp tế bào không bị tan Genome khép vòng cài xem vào NST tế bào DNA trạng thái gọi prophage Một protein ức chế phage mã hoá ngăn cản phiên mã gen muộn, trì trạng thái tiềm tan Khi tế bào phân chia, prophage phân chia theo Trạng thái bị chất ức chế bị bất hoạt Ở trạng thái prophage, vài gen phage (ngoài gen mã hoá cho chất ức chế) biểu hiện, làm thay đổi phenotyp tế bào chủ, ví dụ làm thay đổi hình dạng khuẩn lạc Các ví dụ đáng khác độc tố vi khuẩn Corynebacterium diphteriae, gây bệnh bạch cầu, mã hoá prophage Độc tố thần kinh Clostridium botulinum có hộp thịt phồng, prophage mã hoá Tế bào tiềm tan sinh trưởng, phân chia hình thành tế bào giống tế bào mẹ Trong thực tế, hầu hết nuôi cấy, vi khuẩn mang vài prophage, tỷ lệ nhỏ 1/10000 1/100000 prophage tách khỏi nhiễm sắc thể để tiến hành chu trình tan, tạo virion gải phóng môi trường Các virion giải phóng không ảnh hướng tới tế bào tiềm tan khác, protein ức chế trì prophage trạng thái tiềm tan, giúp tế bào tiềm tan “miễn dịch” trước xâm nhập virus loại Do có “miễn dịch” nên phage ôn hoà tạo vệt tan cho xâm nhiễm vào chủng tiềm tan Các vệt tan xuất đặc trưng Các virus độc tạo vệt tan rõ virus tiềm 40/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình tan tạo vệt tan mờ Các vệt tan nhìn thấy nhiều tế bào bị tan phage tiến hành chu trình tan Vệt tan mờ số tê bào tiềm tan sống sót, sinh sản vệt tan (5) Phage chuyển vị (TP) Phage chuyển vị (transposable phage) chủ yếu gặp vi khuẩn Gram âm, Pseudomonas Một ví dụ điển hình phage Mu Phage chuyển vị có vòng đời theo chu trình tan tiềm tan, giống phage λ, klhác phương thức chép genome Ở pha tan sớm, số trình phức tạp liên quan đến enzyme transposase virus, DNA polymerase vi khuẩn số enzyme khác (của virus vi khuẩn) tiến hành chép DNA cài genome tạo thành virus vào tế vị trí NST tế bào làm bất hoạt gen vị trí gắn dẫn đến đột biến Không có genome nguyên ven virus rời khỏi NST tế bào chủ Chỉ sau số vòng chuyển vị chép (replicative transposition), genome virus với phần DNA liền kề tế bào tách khỏi tế bào để thực chu trình tan Phage chuyển vị dùng phổ biến công nghệ sinh học để đưa gen mong muốn vào tế bào nhân sơ 41/41 [...]... mặt của virus, lắp ráp tạo virion, sau đó ra khỏi bộ máy Golgi, tạo dung hợp với màng sinh chất để ra khỏi tế bào Flaviviridae Thuộc virus Arbo nhóm B gồm các chi: - Flavivirus gồm các virus: + Virus sốt Dengi/ Sốt xuất huyết Dengi + Virus viêm não Nhật Bản + Virus viêm não do ve 15/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình + Virus viêm não St Louis - Pestivirus, gồm: + Virus. .. tế bào cho phép virus thoát khỏi tế bào Reoviridae Bao gồm các chi: - Orthoreovirus Virus reo typ 1 ở người - Rotavirus Virus rota gây bệnh tiêu chảy ở trẻ em - Orbivirus Virus gây bệnh lưỡi xanh ở gia súc, virus gây bẹnh sốt Colorado do ve - Phytoreovirus Virus bệnh lúa lùn, virus khối u ở thực vật a- Cấu trúc 32/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình Virus có đường kích.. .Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình Parvoviridae Gồm các chi: - Parvovirus gây bệnh ở động vật gậm nhấm, bệnh ở chó, lợn, bệnh mắt bạch tạng cầu hạt ở mèo, - Erytrovirus gây bệnh ban đỏ B19 - Dependovirus khác với 2 chi trên là các virus tự lập (autonomous) có thể tự nhân lên trong các tế bào chủ thích hợp Dependovirus là virus khiếm khuyết, chúng chỉ có thể nhân lên. .. 29/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình - Phức hợp RNP hình thành trong nhân, cùng với protein M1 được khuếch tán thụ động vào nhân đồng thời cũng có sự gắn protein bề mặt virus vào màng sinh chất của tế bào - M1 gắn với RNP dẫn đến vận chuyển ra khỏi nhân - Protein NA cắt gốc axit sialic để giúp virus nảy chồi thoát khỏi tế bào Paramyxovirida Gồm các chi: - Paramyxovirus... bọng với màng sinh chất 25/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình Virus RNA đơn, âm Ba họ đại diện là Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae và Paramyxoviridae Rhabdoviridae Có 2 chi là: (1) Vesiculovirus gây bệnh chốc mép và ở động vật không xương sống (2) Lyssavirus gây bệnh dại, ngoài ra virus này cũng gây bệnh ở thực vật a- Cấu trúc Virus có hình viên đạn, kích thước 70x170nm... Khi lượng protein N tăng lên sẽ phong bế vị trí khởi đầu phiên mã trên genome (vRNA) - Sợi mRNA có chiều dài đủ (bằng genome) được tổng hợp nhờ phức hợp polymerase + Các yếu tố của tế bào chủ có vai trò quan trọng trong sao chép genome virus + Lượng protein P tăng lên là cần thiết đối với quá trình sao chép 27/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình + Hầu hết gRNA nhanh... được nghiên cứu rất sâu rộng như là một mô hình về virus và như một công cụ để phát hiện những kiến thức cơ bản đầu tiên về DNA (DNA 34/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình là vật chất di truyền, xác định mật mã di truyền, sự tồn tại của mRNA và nhiều khía cạnh sinh học phân tử cơ bản khác) Vì phage kí sinh ở prokaryota nên chúng thường có trình tự quan trọng giống như tế... chân miệng • Cardiovirus (ECM) gây viêm não, cơ tim ở gặm nhấm • Rhinovirus gây bệnh đường hô hấp trên, cảm lạnh thường • Apthovirus gây bệnh lở mồm long móng ở động vật có móng chẽ • Hepatovirus gây viêm gan A (HAV) • Parechovirus typ 1 và 2 gây bệnh ở người (HPEV 1 & 2) a- Cấu trúc Virion có kích thước nhỏ (20-30 nm) 18/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình Capsid dạng... kẹp tóc, có một đầu 3’-OH thay cho mồi b- Xâm nhập và cởi vỏ - Virus B19 gắn vào thụ thể là kháng nguyên P trên bề mặt hồng cầu Các cá thể không có thụ thể này sẽ không bị nhiễm Cách xâm nhập và cởi vỏ còn chưa thật rõ 11/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình - DNA đơn vận chuyển vào nhân c- Phiên mã và dịch mã sớm - RNA polymerase của tế bào tổng hợp mRNA của đoạn nằm... C, cúm gia cầm H5N1, a- Cấu trúc Virus đa hình thái, đường kính 80-120nm - Vỏ ngoài có các protein sau: + Protein heamagglutinin (HA) hay gai H, gồm 2 tiểu đơn vị HA1 và HA2 Virus cúm A có 16 gai H + Protein neuraminidase (NA) hay gai N Virus cúm A có 9 loại gai N + Protein kênh ion M2 + Protein nền M1 28/41 Giới thiệu tóm tắt quá trình nhân lên của một số virus điển hình - Capsid dạng xoắn gồm phức ... 12/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - NS1 đóng gói DNA virus nhân - Các protein cấu trúc (VP) vào nhân qua lỗ nhân tạo capsid - Cơ chế chui virus chưa rõ Virus RNA Virus. .. Dengi + Virus viêm não Nhật Bản + Virus viêm não ve 15/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình + Virus viêm não St Louis - Pestivirus, gồm: + Virus gây tiêu chảy bò + Virus gây... leukemia virus) bò (BLV – borine leukemia virus) Lentivirus - Virus gây suy giảm miễn dịch người (HIV-1, HIV-2), Visna/Msedi Spumavirus 20/41 Giới thiệu tóm tắt trình nhân lên số virus điển hình - Virus