Language
Country/Area
No result found
Cấu trúc bộ gen đáng kinh ngạc: Tại sao thực khuẩn thể T4 lại có 289 protein? Điều đó có nghĩa là gì?
Virus Escherichia T4 là một loại vi khuẩn thực khuẩn lây nhiễm Escherichia coli. Sự phức tạp của cấu trúc bộ gen của nó đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ các nhà khoa học. Virus DNA sợi đôi này là một phần của phân họ Tevenvirinae và thuộc họ Straboviridae. Không giống như một số loại thực khuẩn thể, virus T4 chỉ có thể trải qua vòng đời ly giải và không có khả năng trải qua vòng đời ly giải.
Tiền thân của phage T4 trước đây được gọi là phage T-even, bao gồm một số chủng khác như T2 và T6. Từ những năm 1940, phage T-even đã được coi là một trong những sinh vật mô hình tốt nhất. Tại sao một loại virus cực kỳ phức tạp với gần 300 gen lại trở thành trung tâm nghiên cứu? Điều này phản ánh những tiến bộ đáng kể trong nghiên cứu sinh học nhằm hiểu biết về di truyền và sinh học của vi-rút.
"Bộ gen của vi khuẩn thực khuẩn T4 dài khoảng 169 kbp và mã hóa 289 protein, cho thấy tính phức tạp cao của bộ gen."
Bộ gen của T4 có tính dự phòng cuối, nghĩa là chuỗi đa bộ gen dài được hình thành trong quá trình sao chép DNA có thể được cắt thành nhiều bộ gen ở các vị trí không xác định và các bộ gen này được sắp xếp theo dạng vòng tròn. Nghiên cứu mới nhất đã phát hiện ra rằng bộ gen T4 chứa trình tự intron tương tự như trình tự intron ở sinh vật nhân chuẩn. Cấu trúc bộ gen này ảnh hưởng thế nào đến chức năng của T4 và ý nghĩa của nó trong quá trình tiến hóa của vi-rút là gì?
Thành phần protein của virus T4 đóng vai trò quan trọng trong khả năng tấn công và lây nhiễm vi khuẩn thành công của loại virus này. Cấu trúc của nó bao gồm một đầu hình nhị thập diện (tức là nang) rộng khoảng 90nm và dài 200nm cùng một đuôi phức tạp. Cấu trúc đặc biệt của đuôi cho phép T4 nhận diện hiệu quả các thụ thể bề mặt của E. coli và tiêm DNA của chính nó vào tế bào.
"Cấu trúc đuôi của virus T4 phức tạp hơn hầu hết các loại thực khuẩn thể đã biết, khiến nó thích nghi tốt hơn trong quá trình lây nhiễm."
Trong quá trình lây nhiễm, virus T4 đầu tiên liên kết với các thụ thể bề mặt của tế bào E. coli (như porin OmpC và lipopolysaccharide) thông qua gót sợi đuôi dài (LTF). Khi liên kết xảy ra, một tín hiệu nhận dạng được phát ra, khiến sợi đuôi ngắn (STF) bám chặt không thể đảo ngược vào bề mặt tế bào. Sau đó, áp lực do sự co lại của ống đuôi khiến đuôi của vi-rút đâm thủng màng ngoài của vi khuẩn , hoàn tất việc tiêm bộ gen.
Trong quá trình lây nhiễm này, T4 cố gắng chiếm đoạt tài nguyên của tế bào chủ để phục vụ cho quá trình sinh sản của chính nó. Chu trình phân hủy của T4 mất khoảng 30 phút ở 37°C, điều này có nghĩa là khi nhiễm trùng xảy ra, một số lượng lớn các phage con được sản xuất nhanh chóng, với tối đa 100 đến 150 hạt virus mới được giải phóng trên mỗi tế bào vật chủ bị nhiễm bệnh.
"Chu trình ly giải diễn ra với hiệu suất cao, cho phép T4 nhanh chóng sinh sôi và lan rộng trong vật chủ của nó."
Khi nghiên cứu sâu hơn, các nhà khoa học phát hiện ra rằng thực khuẩn thể T4 không chỉ có khả năng tái tạo virus hiệu quả mà còn có cơ chế sửa chữa gen rất độc đáo. Năm 1946, Salvador Luria đề xuất quá trình tái hoạt đa bội (MR), trong đó hai hoặc nhiều bộ gen virus tương tác để tạo thành một bộ gen virus hoàn chỉnh, một hiện tượng ám chỉ tính phổ quát của quá trình sửa chữa DNA.
Nhìn lại lịch sử của thực khuẩn thể T4, kể từ khi Fredrick Twort và Félix d'Hérelle phát hiện ra thực khuẩn thể vào đầu thế kỷ 20, lĩnh vực này đã có những tiến bộ đáng kể. Khi nghiên cứu tiến triển sau Thế chiến II, T4 trở thành trung tâm của nhiều đột phá trong sinh học và di truyền học, đặt nền tảng cho nghiên cứu của một số người đoạt giải Nobel.
Tóm lại, cấu trúc phức tạp của hơn 289 protein của phage T4 không chỉ là chìa khóa cho sự lây nhiễm thành công của nó mà còn có ý nghĩa sâu rộng trong việc giải mã di truyền sinh học và virus học phát triển. Điều này khiến chúng ta phải suy nghĩ, sự phức tạp về mặt di truyền như vậy có thể ảnh hưởng đến quá trình tiến hóa và sự sống còn của các dạng sống khác như thế nào?
