Tổng quan về virus (P1) – Cấu trúc và quá trình xâm nhiễm của virus

Tổng quan về virus (P1)

Chưa được công nhận là “sống”, virus tuy nhiên là các thực thể phong phú nhất trên Trái đất, có khả năng lây nhiễm tất cả các nhóm sinh vật khác. Virus hầu hết gắn liền với bệnh tật, nhưng việc hiểu được sinh học của chúng giúp chúng ta kiểm soát, và sai khiến chúng như là công cụ cho các nghiên cứu khác. Bài biết đưa ra những thông tin tổng quan về virus, giúp các bạn bước đầu có được cái nhìn khái quát đối với một nhánh của sinh học này.

Xem thêm:

• Tổng quan về virus – P2
• Tổng quan các loại virus cúm thường gặp

Con người đã phát hiện virus từ khi nào?

Virus gây bệnh trên người xuất hiện từ khi nào? Mặc dù loài người được cho là có nguồn gốc khoảng 3 – 4 triệu năm trước, nhưng ghi chép về virus lâu đời nhất trong lịch sử chỉ được tìm thấy cách đây 4000 năm ở Ai Cập cổ đại.

Các ghi chép lịch sử về virus. Ghi chép cổ nhất về virus đã được tìm thấy trong một tấm bia từ Ai Cập, thế kỷ 13 trước Công nguyên. Một người đàn ông (linh mục) đang đứng với một cây gậy được cho là nạn nhân của bệnh bại liệt.

Nạn nhân của bệnh bại liệt đã được khắc họa trên một tấm bia. Ngoài ra, bằng chứng về bệnh đậu mùa đã được tìm thấy ở xác ướp Ai Cập. Bằng chứng sinh lý sớm nhất có lẽ là phát ban mủ được tìm thấy trên cơ thể ướp xác của Pharaoh Ramses V của Ai Cập (1149 -1145 TCN).

Bệnh đậu mùa cũng được mô tả trong các ghi chép của Trung Quốc cổ đại (700 TCN). Người ta tin rằng sự sụp đổ của các nền văn hóa Inca và Aztec ở Nam Mỹ có thể được quy cho bệnh đậu mùa và bệnh sởi, do các nhà thám hiểm châu Âu mang đến.

Rốt cuộc, virus đã ảnh hưởng rất lớn đến số phận của các nền văn hóa cổ đại bị dập tắt trong lịch sử nhân loại.

Dimitri Ivanowski (1864-1920), một nhà thực vật học người Nga, người đầu tiên phát hiện ra virus vào năm 1892 (khi nghiên cứu tác nhân gây bệnh khảm thuốc lá) và do đó, được coi là một trong những người sáng lập ra virus học.

Mặc dù con người đã tìm ra vắc-xin cho bệnh đậu mùa vào năm 1796 (bởi Edward Jenner) và bệnh dại vào năm 1885 (bởi Louis Pasteur), virus gây bệnh cho người chỉ được phân lập vào năm 1902 – đó là virus sốt vàng (Yellow Fever Virus, YFV).

Biên niên sử của những khám phá lớn trong nghiên cứu virus.

Định nghĩa và bản chất của virus

Các đặc trưng của một virus là gì? Như đã nói ở trên, không giống như các mầm bệnh khác được biết đến ngày nay, một “virus” là một tác nhân truyền nhiễm có thể qua được lớp lọc.

Ngoài ra, nó có thể được coi là các hạt nano, vì có kích thước 30 – 300 nm đường kính. Mặc dù tất cả các sinh vật sống trên Trái đất có bộ gen DNA, virus là dạng duy nhất vẫn sử dụng bộ gen là RNA.

Tương quan kích thước của virus với các loại tế bào.

Có 5 đặc điểm chung nhất giữa các virus, bất kể vật chủ là gì.

• Virus chỉ sao chép bên trong các tế bào sống. Nói cách khác, một virus chỉ đơn giản là một thực thể vật lý bên ngoài các tế bào, vì nó không thể sinh sản bên ngoài các tế bào. Nói chính xác hơn, virus là sự giao thoa giữa vật chất sống và không sống.
• Virus là một tác nhân truyền nhiễm, có thể lây truyền từ vật chủ bị nhiễm sang vật chủ không bị nhiễm bệnh.
• Virus tăng về số lượng bằng cách lắp ráp hàng loạt các thành phần (nhân gấp nhiều lần), không phải bằng cách phân chia tuần tự như tế bào sống vẫn làm.
• Virus có thể nhanh chóng đối phó với sự thay đổi môi trường (ví dụ, tế bào chủ, thuốc và kháng thể).
• Virus là một sinh vật độc đáo mang bộ gen của nó vào các tế bào chủ. Khả năng đặc biệt này của virus được khai thác như phương tiện trong liệu pháp gen (các vectơ).

Tại sao cần nghiên cứu virus?

Một trong những lý do quan trọng nhất là để có được kiến thức để kiểm soát các bệnh do virus. Như chúng ta đã biết, virus đã tạo ra một tác động lớn đến cuộc sống của con người trong suốt lịch sử.

Các Đại dịch cúm Tây Ban Nha là ví dụ điển hình nhất cho thấy rõ mức độ ảnh hưởng của các bệnh do virus đối với con người (khiến 30 – 50 triệu người thiệt mạng trong giai đoạn 1918 – 1919). Dịch HIV là một ví dụ khác về bệnh do virus đã ảnh hưởng đáng kể đến chúng ta: nó đã giết chết hơn 30 triệu người trong hơn ba thập kỷ.

Tác động của bệnh dịch virus đối với tuổi thọ loài người. Tuổi thọ trung bình người dân ở Hoa Kỳ tăng trong một thế kỷ qua, ngoại trừ giai đoạn hậu Thế chiến I và Dịch cúm Tây Ban Nha 1918-1919.

Mục đích thứ hai của nghiên cứu virus là khai thác virus làm công cụ cho nghiên cứu.

Trong thời kỳ đầu của sinh học phân tử vào những năm 1970, virus là một mô hình thí nghiệm được yêu thích, bởi vì nó dễ thao tác hơn trong phòng thí nghiệm do kích thước bộ gen nhỏ của nó. Do đó, nhiều phát hiện quan trọng về sinh học phân tử ở nhân chuẩn đã được thực hiện bằng cách sử dụng virus, chẳng hạn như intron, enhancer, gen gây ung thư, gen ức chế khối u

Cuối cùng, virus thường được khai thác như phương tiện chuyển gen hoặc vec-tơ trị liệu gen do chúng có một điểm nổi bật là khả năng đưa bộ gen của chúng đến các tế bào đích. Các véc-tơ phổ biến như retrovirus, adenovirus, lentivirus… Zika virus hiện nay cũng đang được nghiên cứu để hỗ trợ điều trị ung thư liên quan đến thần kinh.

Phân loại virus

Các thuộc tính sau đây đã được sử dụng làm cơ sở để phân loại từng virus.

– Hình thái hạt virus hoàn chỉnh (virion), bao gồm kích thước, hình dạng, loại đối xứng, có gai glycoprotein (peplomers) hay không, có vỏ hay không.

– Đặc tính bộ gen của virus, bao gồm loại axit nucleic (DNA hoặc RNA), kích thước bộ gen tính theo cặp kilobase (kb), số mạch (đơn hoặc đôi), thẳng hoặc vòng, sợi nucleic âm hay dương , bộ gen có phân mảnh hay không (số lượng, kích thước), trình tự nucleotide, hàm lượng G + C và sự hiện diện của các trình tự đặc biệt.

– Tổ chức và sao chép bộ gen, bao gồm thứ tự gen, số lượng và vị trí của khung đọc mở, chiến lược sao chép (mô hình phiên mã, dịch mã) và định khu nội bào (tích lũy protein, lắp ráp virion, giải phóng virion).

– Đặc tính protein của virus, bao gồm số lượng, kích thước và các hoạt động chức năng của protein cấu trúc và phi cấu trúc, trình tự axit amin, cải biến (glycosyl hóa, phosphoryl hóa, myristylation) và các hoạt động chức năng đặc biệt (transcriptase, transcriptase, neuraminidase, phản ứng tổng hợp).

– Đặc tính kháng nguyên.

– Đặc tính hóa lý của virion, bao gồm khối lượng phân tử, độ bền pH, ​​bền nhiệt và tính mẫn cảm với các tác nhân vật lý và hóa học, đặc biệt là ether và chất tẩy rửa.

– Đặc tính sinh học, bao gồm phạm vi vật chủ tự nhiên, phương thức lây truyền, mối quan hệ vectơ, tính hướng mô, sinh bệnh học và bệnh học.

Cụ thể, một số đặc điểm được dùng để phân loại sơ lược như dưới đây.

Dựa vào vật chất di truyền

• Virus DNA

Như tên của chúng, virus DNA sử dụng DNA làm vật liệu di truyền. Một số ví dụ phổ biến về virus DNA là parvovirus, papillomavirus và herpesvirus. Virus DNA có thể ảnh hưởng đến cả người, động vật và vi khuẩn.

DNA mạch kép (dsDNA) được tìm thấy trong các loại virus thủy đậu, Phage T2, T4, T6, T3, T7 và Lamda, virus herpes, adenovirus, v.v…

DNA mạch đơn (ssDNA) được tìm thấy trong Phage φ, X, 74, v.v…

• Virus RNA

Virus sở hữu RNA làm vật liệu di truyền được gọi là virus RNA. Rotavirus, virus bại liệt, virus sốt vàng, virus sốt xuất huyết, virus viêm gan C, virus sởi, virus dại, virus cúm và virus Ebola là những ví dụ về virus RNA.

RNA mạch kép (dsRNA) được tìm thấy trong các virus thuộc chi Phytoreovirus và họ Reoviridae, hoặc virus gây bệnh lùn lúa (Rice Dwarf Virus)

RNA mạch đơn (ssRNA) được tìm thấy trong hầu hết các loại virus RNA, ví dụ: virus khảm thuốc lá, virus cúm, viêm đa cơ, Phage MS-2, virus gây bệnh bạch cầu ở Chim.

• Virus DNA-RNA

Một số virus gây khối u như Leukovirus và virut Rous, có chứa cả DNA và RNA làm vật liệu di truyền.

Dựa vào vỏ

• Virus có vỏ:

– Virus DNA: Herpesviruses, Poxviruses, Hepadnaviruses

– Virus RNA: Flavachus, Togavirus, Coronavirus, virus viêm gan D, Orthomyxovirus, Paramyxovirus, Rhabdovirus, Bunyavirus, Filovirus

– Virus retrovirus

• Virus không có vỏ

– Virus DNA – Parvovirus, Adenovirus và Papovavirus.

– Virus RNA – Picornavirus, virus viêm gan A và virus viêm gan E.

Dựa vào cấu trúc capsid

• Capsid 20 mặt trần: virus viêm gan A, polioviruses
• Capsid 20 mặt có vỏ: Epstein-Barr virus, herpes simplex virus, rubella virus, yellow fever virus, HIV-1
• Capsid xoắn ốc trần: virus khảm thuốc lá (TBV)
• Capsid xoắn ốc có vỏ: virus cúm, virus quai bị, virus sởi, virus dại
• Phức hợp giữa nhiều protein – một số có sự kết hợp của cấu trúc capsid 20 mặt và xoắn ốc: Herpesviruses, virus đậu mùa, virus viêm gan B, Phage T4.

Dựa vào hình dạng, cấu trúc hạt virus

Virus có các cấu trúc chính sau đây:

• Virus hình cầu: Chúng còn được gọi là virut đối xứng 20 mặt. Ví dụ. Reovirus, Picornavirus
• Virus xoắn ốc: Chúng còn được gọi là virus đối xứng xoắn ốc. Ví dụ. Paramyxovirus, orthomyxovirus.
• Virus đối xứng xuyên tâm. Ví dụ như Phage.
• Virus phức tạp, như Poxvirus

Hầu hết các virus động vật có dạng hình cầu với một số ngoại lệ: virus bệnh dại (Rhabdovirus, hình viên đạn), virus Ebola (hình dạng sợi), Poxvirus (hình viên gạch), Adenovirus.

Hệ thống phân loại Baltimore

Hệ thống phân loại virus được sử dụng phổ biến nhất được phát triển bởi nhà sinh vật học từng đoạt giải Nobel David Baltimore vào đầu những năm 1970. Ngoài những khác biệt về hình thái và di truyền đã đề cập ở trên, sơ đồ phân loại của Baltimore phân nhóm các virus theo cách thức mRNA được tạo ra trong chu kỳ sao chép của virus.

– Virus nhóm I chứa DNA sợi kép (dsDNA) làm bộ gen. mRNA của chúng được tạo ra bằng cách phiên mã theo cách tương tự như với DNA tế bào.

– Virus nhóm II có DNA chuỗi đơn (ssDNA) làm bộ gen. Chúng chuyển đổi ssDNA của mình thành một dsDNA trung gian trước khi phiên mã sang mRNA.

– Virus nhóm III sử dụng dsRNA làm bộ gen. Một trong hai sợi được sử dụng làm khuôn mẫu để tạo ra mRNA bằng cách sử dụng RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRp) của virus.

– Virus nhóm IV có bộ gen là ssRNA(+). Đây sẽ đóng vai trò như mRNA, vừa để tạo ra ssRNA(-), từ ssRNA(-) trung gian sẽ sản xuất hàng loạt ssRNA(+) cho hạt virus mới.

– Virus nhóm V chứa bộ gen ssRNA(-), nghĩa là bộ gen sẽ làm khuôn để sản xuất mRNA, cũng chính là ssRNA(+). ssRNA(+) trung gian là khuôn để sản xuất ssRNA(-) cho hạt virus mới.

– Virus nhóm VI có bộ gen ssRNA lưỡng bội (hai bản sao) phải được chuyển đổi thành dsDNA nhờ enzyme phiên mã ngược; dsDNA sau đó được vận chuyển đến nhân của tế bào chủ và cài vào bộ gen của vật chủ. Sau đó, mRNA có thể được tạo ra khi vật chủ phiên mã gen.

– Virus nhóm VII có bộ gen dsDNA một phần: trước hết DNA được lấp đầy bằng reverse transcriptase
để tạo DNA kép đầy đủ, sau đó phiên mã thành mRNA. Một mRNA trong số đó làm tiền genome và sao
chép thành genome DNA kép một phần.

Phân loại một số nhóm virus theo loại vật liệu di truyền, trạng thái có mặt của vỏ, vị trí trong hệ thống phân loại Baltimore…

Tổng quan về cấu trúc virus

Vỏ virus

Hạt virus có thể “có vỏ” hoặc “không có vỏ”, phụ thuộc vào việc có hay không lớp bao bọc bên ngoài capsid. Ví dụ, virus bại liệt và norovirus không có vỏ, trong khi các hạt virus cúm và virus sốt vàng có vỏ. Ngoài ra, ở các Herpesvirus còn có protein gọi là protein ma trận (hay “tegument”), nằm ở mặt trong trong của lớp lipid kép, giúp gắn kết phần lõi capsid và vỏ. Các protein ma trận có liên quan đến sự lắp ráp virion của các hạt virus có vỏ.

Hầu hết vỏ virus từ màng sinh chất sau khi nucleocapsid mọc chồi tại vị trị mà glycoprotein của chúng đã gắn sẵn; ví dụ của virus cúm nảy chồi với các gai hemagglutinin hay HIV mang theo gai gp120.

Tuy nhiên, vỏ ngoài cũng có nguồn gốc màng nhân (Herpesvirus) hay Flaviviruses nảy chồi vào lưới nội chất và vỏ hàm lượng cholesteron cao. HBV nảy chồi từ lưới nội chất (hạt không chứa hệ gen) và mạng lưới Golgi (hạt có khả năng lây nhiễm).

Mô phỏng cấu trúc virus có vỏ và virus trần

Virus không có vỏ được gọi là “virus trần”.

Nucleocapsid

Capsid là lớp protein bao trọn và bảo vệ hệ gen của virus. Hệ gen cùng với capsid tạo nên nucleocapsid. Tuy nhiên, một số nhóm virus có nhiều hơn 1 lớp capsid, như Orthoreovirus và Phytoreovirus (2 lớp protein capsid).

Phytoreovirus

Các capsid cầu thì có cấu trúc đối xứng 20 mặt, trong khi capsid xoắn có cấu trúc sợi dài. Capsid được tạo nên bởi nhiều đơn vị cấu trúc (subunit) giống nhau, mỗi đơn vị gồm một số protein cấu trúc. Vậy ưu điểm việc tạo nên các đơn vị cấu trúc là gì?

Thứ nhất, nó cho phép capsid có thể tự đóng gói mà không cần năng lượng, sự tương tác liên tục giữa các subunit có thể hình thành capsid nếu như nó bao có một vài loại subunit. Thứ hai, là hệ quả của điều trên, khi capsid tự lắp ráp sẽ hạn chế một số protein cấu trúc giữ vai trò lắp ghép capsid, từ đó thu nhỏ kích thước hệ gen. Thứ ba, các subunit tự lắp ghép tạo nên cấu trúc capsid bền vững hơn, vì chúng được nên bởi rất nhiều liên kết –  là hệ của của các “tương tác” nói trên.

(Hệ gen virus đã được nhắc tới trong phần Phân loại)

Bảng 1. Tổng kết các khái niệm liên quan đến cấu trúc virus

Tổng quan về sự nhân lên của virus

Một con virus gặp nhiều trở ngại trong suốt hành trình xâm nhập vào tế bào chủ. Màng plasma đại diện cho rào cản đầu tiên mà tất cả các virus động vật phải xâm nhập. Màng nhân đại diện cho rào cản thứ hai đối với một số virus sao chép bộ gen của chúng trong nhân.

Chu trình của virus có thể được chia thành ba giai đoạn chính: thâm nhập, sao chép bộ gen và thoát.

1. Sự thâm nhập

Gắn với tế bào chủ

Sự gắn là sự tiếp cận đầu tiên của virus với tế bào chủ, liên quan đến hai loại protein chủ trên màng sinh chất: (1) yếu tố gắn và (2) thụ thể virus. Yếu tố gắn có trên trên bề mặt tế bào thu hút và giữ các hạt virus, do đó tạo điều kiện cho sự tương tác của hạt virus với thụ thể.

Danh sách các thụ thể của một số họ virus

Trên thực tế, glycosaminoglycan, chẳng hạn như heparin, đóng vai trò là yếu tố gắn cho nhiều loại virus khác nhau, vì thế ta nói rằng yếu tố gắn có phổ đặc hiệu rộng (Bảng 1). Không giống như các yếu tố gắn, các thụ thể virus là đặc hiệu cho từng virus và quan trọng hơn, xác định tính hướng tế bào (hay phạm vi ký chủ) của virus; các thụ thể virus mới trực tiếp thúc đẩy sự xâm nhập của các hạt virus vào tế bào. Ví dụ, CD41 được HIV tiếp nhận đặc hiệu, chúng lây nhiễm tế bào lympho T biểu hiện CD4.

Một số virus yêu cầu các đồng thụ thể cho sự xâm nhập của chúng, ngoài các thụ thể chính để xâm nhập. Ví dụ, HIV đòi hỏi các thụ thể chemokine, chẳng hạn như CCR5 hoặc CXCR4, như như đồng thụ thể để xâm nhập hiệu quả.

Thâm nhập

Sau khi hạt virus gắn vào tế bào đích, bước tiếp theo là thâm nhập vào tế bào chất. Cơ chế thâm nhận có thể khác nhau, phụ thuộc vào virus có vỏ hay không. Các virus có vỏ ngoài thâm nhập theo hai cách: dung hợp trực tiếp hoặc nhập bào nhờ thụ thể. Với virus không có vỏ ngoài, nhập bào nhờ thụ thể là cách duy nhất.

– Với dung hợp trực tiếp: lớp vỏ virus và màng tế bào hòa vào nhau; trong trường hợp này, nucleocapsid được đưa trực tiếp vào tế bào chất, để lại lớp vỏ trên màng tế bào. Retrovirus là đại diện cho cơ chế này.

– Nhập vào nhờ thụ thể (receptor-mediated endocytosis): hầu hết virus thâm nhập theo cách nội nhập bào – sau khi virus tương tác với thụ thể, hình thành thể nhập bào (endosome).

Các phương thức xâm nhập tế bào của virus.

Bước tiếp theo, virus phá bỏ endosome để đi vào tế bào chất: với virus có vỏ, sự dung hợp giữa vỏ virus và màng endosome sớm được kích hoạt bởi pH thấp (dưới pH axit, peptide dung hợp trên vỏ được biến đổi cấu hình và trở nên kích hoạt) gây phá vỡ endosome. Với virus không trần, protein capsid gây ly giải màng endosome.

Như đã nêu ở trên, hầu hết các virus xâm nhập vào tế bào thông qua nội nhập bào nhờ thụ thể (thường là Clathrin). Hẳn phải có những ưu thế từ cách này? Thật vậy, nội nhập bào giúp virus dễ dàng vượt qua hệ thống rắc rối phủ ở mặt trong màng tế bào (actin hoặc mạng lưới các vi sợi – một trở ngại đối với sự xâm nhập). Hơn nữa, bằng cách được đưa vào nhờ endocytosis, virus động vật có thể tránh bỏ lại phần vỏ virus chứa glycoprotein trên màng tế bào, do đó gây chậm trễ trong việc phát hiện bởi hệ thống miễn dịch.

Ngoài endocytosis qua trung gian thụ thể, một vài cơ chế nội tiết khác được sử dụng bởi virus động vật. Ví dụ, caveolin-mediated endocytosis sử dụng cho sự xâm nhập của polyomaviruses, chẳng hạn như SV40. Ẩm bào (macropinocytosis) được sử dụng cho sự xâm nhập của các hạt có kích thước lớn hơn, chẳng hạn như virus vaccinia và virus herpes.

Vận chuyển nội bào

Sau khi xâm nhập thành công vào các tế bào, các hạt virus cần đến một vị trí thích hợp trong tế bào. Đối với các virus nhân lên trong tế bào chất, vận chuyển bằng vi ống kết hợp với nội nhập bào nhờ thụ thể là cơ chế cho sự vận chuyển. Ngoài ra, đối với các virus nhân lên trong nhân, các nucleocapsid của virus được được chuyển đến khu vực quanh nhân nhờ protein dynein, dọc theo vi ống.

Minh họa hai con đường mà qua đó virus mới thâm nhập tế bào được vận chuyển đến vị trí phù hợp.

Cởi áo

Khi các hạt virus tiếp cận vị trí sao chép, bộ gen của virus sẽ tiếp xúc với bộ máy tế bào để biểu hiện gen virus, một quá trình được gọi là cởi áo. Quá trình cởi áo thường thường đã diễn ra trong bước thâm nhập nội bào hoặc vận chuyện.

Đối với các virus nhân lên trong nhân, bộ gen của virus cần xâm nhập vào nhân thông qua lỗ màng nhân. Nếu virus có bộ gen nhỏ hơn, chẳng hạn như Polyomavirus, capsid của virus tự xâm nhập vào nhân. Đối với virú có bộ gen lớn hơn, chúng gắn nucleocapsid vào phức hợp protein lỗ màng nhân gây ra sự phá vỡ một phần capsid (ví dụ Adenovirus) hoặc gây ra một chút thay đổi nhỏ với capsid (ví dụ, Herpesvirus), cho phép chuyển DNA vào nhân.

2. Biểu hiện gen và sao chép hệ gen

Các chiến lược sao chép bộ gen của virus là khác biệt với nhau giữa các họ virus. Trên thực tế, cơ chế sao chép bộ gen là cơ chế xác định danh tính của từng họ virus (ví dụ như hệ thống phân loại Baltimore). Hơn nữa, mức độ phụ thuộc vào tế bào chủ cũng rất đa dạng, từ phụ thuộc hoàn toàn đến mức khá độc lập. Tuy nhiên, tất cả các virus, không có ngoại lệ nào, hoàn toàn dựa vào bộ máy dịch mã của vật chủ, tức ribosome, để tổng hợp protein của chúng.

3. Giải phóng

Sự giải phóng hạt virus có thể được chia thành 3 giai đoạn

Đóng gói capsid

Việc này diễn ra khi hệ gen virus cũng như các protein đã được tích lũy ở mức dồi dào. Việc lắp ráp thực chất không chỉ dừng lại ở việc hình thành capsid, mà còn bao gồm cả việc đóng gói hệ gen vào trong. Tùy vào loại virus, hai việc này có thể diễn ra tuần tự (như Piconavirus) hoặc đồng thời (như Adenovirus).

Minh họa hai cơ chế đóng gói capsid: tuần tự hoặc đồng thời.

Giải phóng

Với virus trần, các hạt virus được giải phóng bằng cách ly giải (phá vỡ) tế bào bị nhiễm, vì thế nó không cần một cơ chế giải phóng cụ thể nào. Ví dụ có thể kể đến như Polyomavirus (SV40) and Adenovirus. Ngược lại, trong trường hợp có vỏ, quá trình bao bọc nucleocapsid trong lớp lipid kép cần diễn ra trước khi giải phóng. Có hai cơ chế có thể thực hiện việc này.

Thứ nhất, sự hình thành vỏ có thể diễn ra sau khi capsid được đóng gói hoàn tất, trong đó nucleocapsid được đưa đến màng bằng tương tác của capsid với glycoprotein của virus (ví dụ có thể đến từ Herpesvirus và Hepatitis B virus). Cách thứ hai là hình thành vỏ cùng lúc với đóng gói capsid – như thấy ở Retrovirus.

Minh họa hai cơ chế nảy chồi và hình thành vỏ ở virus có vỏ.

Liên quan đến vị trí hình thành vỏ, đó có thể là màng tế bào như Retrovirus và virus cúm, trong khi mạng lưới nội chất và thể Golgi là vị trí hình thàng vỏ của các virus khác, như Herpesvirus và Hepatitis B virus

Sau đó, các hạt virus được giải phóng thế nào? Phần lớp virus có vỏ được giải phóng qua xuất bào (exocytosis), thường thì thông qua hiện tượng nảy chồi. Để làm được, virus mã hóa protein chứa một peptide motif được gọi là late (L) domain gồm 4 amino aixt. Late domain này thu hút các protein nội bào hỗ trợ việc nảy chồi.

Trưởng thành

Bước cuối cùng của việc đóng gói virus là “trưởng thành”, một quá trình diễn ra ngoại bào sau khi đã giải phóng. Với Picornavirus và Retrovirus, trưởng thành là một bước cần thiết để có được khả năng lây nhiễm tiếp theo. Với Retrovirus, sự cắt polyprotein Gag diễn ra trong hạt virion đã giải phóng, cùng lúc với sự biến đổi cấu hình đáng kể như là sự co đặc capside.

Các dạng nhiễm virus

Phụ thuộc vào việc virus con cháu có được tạo ra hay không, nhiễm virus tương ứng có thể chia thành nhiễm sinh sản (productive infection) và nhiễm không sinh sản (nonproductive infection).

Nhiễm sinh sản bao gồm nhiễm sinh tan (lytic) và nhiễm dai dẳng (persistent). Nhiễm sinh tan tạo ra các hạt virus con cháy thông qua ly giải (làm tan) tế bào và vì thế sự nhân lên virus không thể duy trì (như Adenovirus và virus cúm). Ngược lại, trong nhiễm dai dẳng, virus mới tạo ra trong thời gian dài mà không làm chết tế bào (như virus gây viêm gan B, C) hoặc tế bào chất nhưng duy trì như một ổ chứa virus trong thời gian dài (HIV).

Các dạng nhiễm virus

Nhiễm không sinh sản là khi virus xâm nhập tế bào mà không tạo ra virus mới. Dạng này bao gồm nhiễm tiềm tan (latent), nhiễm chuyển dạng (transforming) và nhiễm thui chột (abortive). Nhiễm tiềm tan (như Herpesvirus, HIV) giữ bộ gen của nó trong tế bào mà không tạo ra virus con cháu; tuy nhiên một virus con cháu có thể được tạo ra bên trong tế bào bị nhiễm tiềm tàng này. Nhiễm chuyển dạng (như HPV) chèn bộ gen vào nhiễm sắc thể và không tạo ra virus mới – tế bào nhiễm virus bị chuyển dạng thành ung thư. Trường hợp cuối cùng, virus lây nhiễm được không phải lúc nào cũng “hoành hành” được, do hệ miễn dịch mạch của vật chủ – đó là lý do gọi là nhiễm thui chột.

Ngoài ra, dựa vào triệu chứng, có một vài kiểu lây nhiễm khác. Nhiễm có triệu chứng là khi nhiễm virus dẫn đến triệu chứng lâm sàng, trong khi nhiễm không triệu chứng, người và vật nhiễm không có triệu chứng lâm sàng. Ví dụ, chỉ 1/200 ca nhiễm Poliovirus là có triệu chứng.

Tham khảo: phần lớn thông tin trong bài viết được tham khảo từ sách:  Molecular Virology of Human Pathogenic Viruses của tác giả Wang-Shick Ryu (Department of Biochemistry, Yonsei University, Seoul, Korea).

tapchisinhhoc.com

• Một số thông tin về SARS-CoV-2 và họ virus Cononaviridae
• Kháng thể chống lại COVID-19 hóa ra có thể được tạo ra theo phương pháp từ những năm 1890