CHƯƠNG 9: DI TRUYỀN HỌC CỦA VIRUS VÀ VI KHUẨN

Chia sẻ: Trần Thanh Phương Dung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

335
lượt xem 103
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

DI TRUYỀN HỌC CỦA VIRUS VÀ VI KHUẨN

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 9: DI TRUYỀN HỌC CỦA VIRUS VÀ VI KHUẨN

IX. 1. Di truyeàn hoïc cuûa virus Virus = vaät kyù sinh noäi baøo baét buoäc (obligate intracellular parasite) T bào ch : m i lo i virus ch lây nhi m m t s t bào. PHAÀN II: CÔ SÔÛ DI TRUYEÀN HOÏC CHÖÔNG 9: DI TRUYEÀN HOÏC CUÛA VIRUS VAØ VI KHUAÅN Bên ngoài t bào, TS.Nguy n Hoài Hương h t virus (virion) không th sinh s n Virus ch ho t đ ng khi lây nhi m t bào E.coli b nhi m phage T4 (x 36 500) 2. C u trúc chính c a virus Lõi là acid nucleic ch a thông tin di 1. Đ c đi m chung truy n: Voû protein = capsid DNA maïch keùp Kích thư c nh qua l c vi khu n DNA maïch ñôn C u t o ch y u g m lõi acid nucleic và v protein capsid RNA maïch keùp Không có b máy trao đ i ch t, không chuy n hóa năng lư ng RNA maïch ñôn Boä gene cuûa virus laø moät phaân töû Nucleic acid Không tăng trư ng v kích thư c acid nucleic daïng voøng troøn hay thaúng, Không có ribosome đ t ng h p protein Soá gene: 4 – 100 . S d ng enzyme, ribosome c a t bào ch đ sinh s n (sao V : protein capsid b o v lõi, vai trò chép nhân b n và t ng h p protein c a mình). kháng nguyên 1
Dòng thông tin di truy n c a virus 3. Phân lo i virus theo hình thái c u trúc a) Voû hình que DNA virus: thông tin di truy n đi t DNA – RNA - Protein RNA virus như virus kh m thu c lá, virus cúm, virus b i li t ch a thông tin di truy n trong RNA m ch đơn Thông tin di truy n đi t RNA – RNA – RNA - Protein Virus xoaén (Helical virus) Virus ñoám thuoác laù (Tobacco mosaic virus) Retrovirus: RNA virus nhưng thông tin di truy n đi t RNA – DNA – RNA - Protein c) Virus coù maøng bao (envelopped virus): màng lipid bao ngoài c u b) Voû ña dieän trúc chính (virus cuùm vaø nhieàu virus ñoäng vaät ) Virus ña dieän (Icosahedral symmetry): 20 maët Maøng bao: maøng lipid hai lôùp; chöùc naêng choáng maát nöôùc vaø enzyme Matrix protein: protein virus lieân quan ñeán toång hôïp capsid Glycoprotein: protein xuyeân maøng lipid, ñuoâi protein kî nöùôc gaén vaøo maøng lipid, ñaàu glycoprotein höôùng ra ngoaøi laø khaùng nguyeân (antigene) cuûa virus. Keânh vaän chuyeån: goàm protein xuyeân maøng nhieàu laàn Virus lôû moàm long moùng (FMD taïo keânh ion. Virus baïi lieät (Poliovirus) virus) 2
d) Virus caáu truùc phöùc taïp Bacteriophage= ñaàu ña dieän + ñuoâi hình que Virus cuûa vi khuaån Ñaàu/Capsid HIV-1 virus Phage T chaün Sôïi ñuoâi Ñuoâi/voû Muõi teân chæ co ruùt nucleocapsid Phieán goác coù gai 3. Phân lo i virus theo t bào ch a) Bacteriophage Caùc bacteriophage ñöôïc phaùt hieän nhöõng naém 1940, duøng ñeå nghieân cöùu sinh hoïc phaân töû, ñöôïc nghieân cöùu kyõ nhaát 2. Phage bôm boä gene vaøo 3. Boä gene cuûa phage 1. Phage duøng sôïi ñuoâi baùm vaøo thuï theå treân beà teá baøo chaát vi khuaån baét ñaàu sao cheùp (early Hai cô cheá sinh saûn: chu trình tan (lytic cycle) vaø chu trình tieàm maët tb (Adsortion) (Penetration) replication) tan (lysogenic cycle) i) Chu trình tan: virus ñoäc (virulent) laøm cheát tb chuû Vd Phage T4 cuûa E.coli 6. Enzyme cuûa phage phaõ 4. vaø caùc boä phaän + vôõ vaùch tb vi khuaån, 5. Laép raùp caùc boä phaän cuûa phage (maturation) enzyme cuûa phage hình phoùng thích phage thaønh söû duïng boâï maùy (release) trao ñoåi chaát tb (late replication) Chu trình tan cuûa bacteriophage 3
ii) Chu trình tieàm tan (lysogenic cycle) cuûa phage oân hoøa (temperate bacteriophage) Phage oân hoøa sinh saûn theo hai cô cheá: tan vaø tieàm tan 1. Baùm (adsorption) 2. Xaâm nhaäp 7. Boä gene cuûa phage (penetration) gaén vaøo boä gene cuûa Treân hình, vi khuaån taïo prophage 9. Ngaãu nhieân boä (prophage formation) gene phage bò caét Böôùc 1-6: chu khoûi nhaân teá baøo trình tan Giaûi thích chu 8. Teá baøo phaân Böôùc 7-9: chu trình tieàm tan chia bình thöôøng trình tieàm tan (lysogenic (binary fission) cycle) c) Virus b) Virus thöïc vaät vaø caùc viroid ñoäng vaät i) Virus i) Virus sao Phaàn lôùn hình que cheùp RNA-RNA Boä gene laø RNA Poliovirus (virus beänh baïi lieät, taán Tai hoïa cho troàng troït (chöa coù caùch coâng tb thaàn kinh chöõa) vaän ñoäng) ii) Viroid: caáu truùc ñôn giaûn hôn virus Virus goàm boä gene laø RNA, voû Chæ goàm ñoaïn RNA traàn vaøi traêm capsid ña dieän nucleotide, khoâng coù protein ÖÙng duïng virus thöïc vaät: chuyeån gene trong kyõ thuaät di truyeàn Virus gaén vaøo thuï theå treân beà maët tb (receptor binding) Boùc voû (uncoating) RNA vaøo tb chaát Virus ñoám thuoác laù RNA ñoùng vai troø mRNA toång hôïp prorein trong tb chaát (protein synthesis) (Tobacco mosaic virus) Bieán ñoåi protein (protein cleavage) Sao cheùp RNA töø khuoân RNA taïo RNA âm (antisense), sao cheùp tieáp thu ñöôïc RNA gioâng RNA virus (RNA dương) Laép raùp virus (RNA packaging & Final cleavage and assembly) Phoùng thích virus – virus baét ñaàu chu trình môùi. 4
Virus đ ng v t ii) Retrovirus virus coù boä gene RNA sinh saûn qua trung gian laø có xương s ng DNA (RNA-DNA-RNA) Ñaïi dieän cuûa retrovirus: human immunodeficiency virus (HIV) taán coâng teá baøo mieãn dòch T cell. Glycoprotein Capsid Maøng bao RNA IX.2. Di truyeàn hoïc vi khuaån HIV chöùa boä gene goàm hai sôïi RNA Ba caùch truyeàn gene töø vi khuaån cho (donor) sang vi khuaån nhaän Glycoprotein Phoùng thích (recipient): gaénvaøo thuï theå Cheá bieán vaø 1. Bieán naïp (transformation): vi khuaån soáng (recipient) haáp thuï tröïc laép raùp virus tieáp DNA cuûa vi khuaån cheát (donor). 2. Taûi naïp (transduction): DNA truyeàn töø donor sang recipient qua Toång hôïp protein virus trung gian laø phage. Virus xaâm nhaäp vaøo tb Toång hôïp RNA virus DNA töø RNA Nhaâ n 3. Giao naïp hay tieáp hôïp (conjugation): DNA qua pili truyeàn töø donor sang recipient (tieáp xuùc tröïc tieáp giöõa donor vaø recipient. DNA virus gaén vaøo Phieân maõ DNA tb Boùc voû Teá baøo chuû 5
Ñieàu kieän xaûy ra bieán naïp: 1. Bieán naïp (transformation) 2. Taûi naïp (transduction) Teá baøo nhaän coù khaû naêng dung naïp Phage laø nhaân toá chuyeån gene (competence), töùc laø ñieàu kieän sinh lyù phuø hôïp (ví duï moâi tröôøng taêng tröôûng) ñeå toång Phage laây nhieãm donor (A) hôïp competence factor, nhôø ñoù nhaän DNA cuûa donor moät caùch töï nhieân. Phage sao cheùp vaø caét DNA teá baøo chuû (A) DNA maïch keùp, ñoaïn bieán naïp =1/200 boä Laép raùp caùc boä phaän cuûa phage, 1-2% phage môùi voâ tình chöùa DNA gene vi khuaån cuûa donor (A) Phage mang gene cuûa A laây nhieãm teá baøo nhaän (B) Caùc böôùc: Taùi toå hôïp laøm gene A gaén vaøo boä gene B Xaâm nhaäp cuûa DNA cuûa donor vaøo recipient, moät maïch DNA bò nuclease thuûy phaân. Baét caëp (synapsis): ñoaïn DNA coøn laïi baét caëp voùi DNA töông ñoàng cuûa recipient. (B) (A) Sao cheùp. ÖÙng duïng: coâng ngheä taùi toå hôïp DNA Taûi naïp chung (generalized transduction): taûi naïp moïi gene b) Caùc traïng thaiù sinh lyù cuûa F factor 3. Giao naïp hay tieáp hôïp ôû vi khuaån (conjugation) a) Giôùi tính ôû vi khuaån episome Vi khuaån coù Sex pilus F+ (ñöïc), ngöôïc laïi - F- (caùi) F+ F factor = sex factor (fertility)=episome Plasmid: DNA voøng toàn taïi ñoäc laäp vôùi boä gene coù khaû naêng sao cheùp F+ F+ Hfr Episome : plasmid coù theå gaén vaøo boä gene F factor toàn taïi ñoäc laäp F factor gaén vaøo boä gene vi khuaån = Hfr Donor (high frequency of recombination) F- F factor toàn taïi ñoäc laäp mang gene cuûa donor Sex pilus 1 µm Recipient Hfr F’ 6
c) Taùi toå hôïp ii) Cô cheá lai Hfr x F- i) Cô cheá lai F+ x F- Baét caëp duøng sex pilus Baét caëp duøng sex pilus laøm caàu noái giao naïp laøm caàu noái giao naïp F factor sao cheùp vaø Moät phaàn DNA sao chuyeån sang cheùp vaø chuyeån sang F+ F- F+ F- Keát quaû F+ F+ Taùi toå hôïp Hfr F- Hfr F- F- F+ Keát quaû: Hfr Hfr Taàn soá lai 10-6 (1 trieäu F- hieám khi trôû tb seõ coù moät tb lai). thaønh Hfr Taàn soá lai moät soá gene F+ F+ F+ F+ treân nhieãm saéc theå cao Hfr F- Hfr F- 4. Khaû naêng di chuyeån choã cuûa gene treân nhieãm saéc theå ôû vi iii) Cô cheá lai F’ x F- khuaån (transposition) Caùc phaàn töû gene di ñoäng (transposable genetic elements): caùc Baét caëp duøng sex pilus ñoaïn DNA coù khaû naêng di chuyeån töø choã naøy sang choã khaùc treân boä laøm caàu noái giao naïp gene, coøn ñöôïc goïi laø caùc gene nhaûy (jumping gene). F factor chöa DNA Tính chaát: nhieãm saéc theå sao cheùp vaø chuyeån sang Di chuyeån ngaãu nhieân: töø phaân töû DNA naøy sang phaân töû DNA khaùc hay chuyeån choã treân moät phaân töû DNA. Keát quaû F’ F’ F’ F- F’ F- Khoâng coù khaû naêng töï sao cheùp (phaûi phuï thuïoâc vaøo moät replicon). F- F’ Söï chuyeån choã ñöôïc thöïc hieän do taùi toå hôïp khoâng töông ñoàng Taàn soá lai gene treân F’ (site-specific, illegitimate hay nonhomologous recombination) nhôø cao, taàn soá lai gene treân enzyme transposase. nhieãm saéc theå thaáp. Söï dôøi choã coù theå keøm theo nhaân ñoâi (duplication): F’ F’ F’ F’ Dôøi choã baèng caùch caét khoûi vò trí cuõ vaø daùn vaøo vò trí môùi (cut + paste) Dôøi choã baèng caùch nhaân ñoâi, trình töï ban ñaàu naèm ôû vò trí cuõ, baûn sao chuyeån sang vò trí môùi (copy + paste). 7
Vai troø: Caùc daïng phaàn töû di ñoäng Gaây ñoät bieán: coù theå laøm maát hoaït tính cuûa gene 1. Trình töï gaén vaøo (insertion sequence – IS): laø nhöõng phaàn töû gene di ñoäng khoâng chöùa nhöõng gene thoâng thöôøng Thöôøng plasmid cheøn vaøo chromosome taïi hay gaàn vò trí moät IS tröø nhöõng gene caàn thieát cho söï dôøi choã (maõ hoùa trong chromosome. transposase). Nguyeân nhaân gaây ra hieän töôïng khaùng nhieàu loaïi thuoác ôû vi khuaån IS vôùi hai ñaàu coù ñoaïn DNA ñoái xöùng ñaûo (multidrug resistance). ngöôïc (inverted repeat) = IS 2. Transposon (Tn): laø nhöõng phaàn töû gene di ñoäng chöùa moät hoaëc nhieàu gene khaùc (thöôøng laø gene khaùng thuùoâc ôû vi khuaån) ngoaøi nhöõng gene caàn thieát cho vieäc dôøi choã. Caáu truùc cuûa moät phöùc hôïp Tn vôùi IS thuaän hay ñaûo ngöôïc ôû hai ñaàu Moät plasmid chöùa nhieàu Tn (chöùa gene khaùng thuùoâc) vaø caùc gene chòu traùch nhieäm vieäc truyeàn caùc gene khaùng Caùc phaàn töû gene di ñoäng vaø thuùoâc (resistance transfer töông quan vôùi caùc gene khaùc factor) IX. 3. Kyõ thuaät di truyeàn vaø öùng duïng Caét vôùi cuøng moät loaïi enzyme giôùi 1. Kyõ thuaät di truyeàn – coâng ngheä taùi toå hôïp DNA (DNA haïn, BamHI recombinant technology) Nhöõng naêm 1972-1973: sinh hoïc phaân töû + di truyeàn hoïc Ñaàu dính Troän Phöông phaùp taùch vaø gheùp gene in vitro taïo DNA taùi toå hôïp. Noâi vôùi DNA ligase Coâng cuï: enzyme caét, noái, sao cheùp nucleic acid. Enzyme caét: enzyme giôùi haïn (restriction enzyme) thuoäc nuclease (exonuclease, endonuclease) Enzyme toång hôïp nucleic acid - sao cheùp: DNA polymerase, reverse transcriptase Enzyme noái: ligase. 8
Enzyme giôùi haïn Enzyme Nguyeân taéc cuûa coâng ngheä taùi toå hôïp DNA Caùc ñieåm nhaän bieát giôùi haïn (Restriction enzyme) ñöôïc methyl hoùa Caét DNA maïch keùp taïi caùc ñieåm hay ñoaïn nhaän bieát 1. Thu nhaän gene, (recognition site hay sequence)- trình töï 4-6 2. Taùch chieát vector (plasmid) töø vi khuaån, Boä gene vi DNA cuûa phage nucleotide ñoái xöùng ñaûo khuaån khoâng ñöôïc baûo 3. Caét DNA sinh vaât vaø vector vôùi cuøng moät enzyme giôùi ngöôïc (palindrome) veä bò enzyme giôùi haïn, Vai troø: baûo veä tb tröôùc söï haïn caét xaâm nhaäp cuûa DNA laï 4. Troän ñeàu vaø duøng enzyme ligase taïo recombinant DNA (vector chöùa DNA quan taâm), 5. Ñöa vector chöùa recombinant DNA vaøo teá baøo vi khuaån – bieán naïp, plasmid Ñaàu dính (sticky end, 6. Taïo doøng vi khuaån chöùa gene quan taâm. Choïn clone cohesive end): chöùa gene quan taâm. hoaït tính baét caëp cao Saûn xuaát insulin ngöôøi baèng DNA taùi toå hôïp Saûn xuaát insulin ngöôøi baèng DNA taùi toå hôïp 1 5 Teá baøo chuû thu nhaän plasmid taùi toå hôïp 2 RE caét DNA 3 ngöôøi vaø plasmid 6 Taïo doøng 4 Enzyme ligase noái gene ngöôøi vaø plasmid 9