Theo: Scudellari, M. (2021). How the Coronavirus infects cells — and why Delta is so dangerous. Nature, 595(7869), 640–644. https://doi.org/10.1038/D41586-021-02039-Y

 Ngày đăng: 28/07/2021

Vui lòng ghi rõ nguồn https://cnsh.vnua.edu.vn/ khi đăng lại nội dung này

Virus chiếm quyền kiểm soát dịch mã của tế bào

Sau khi coronavirus truyền vật chất di truyền (RNA) của mình vào tế bào chủ, các ribosome tại tế bào chất bám trên hai khung đọc mở RNA để tiến hành dịch mã, ban đầu tạo thành các chuỗi polypeptide dài và sau đó tách ra thành 16 protein khác nhau, phần nhiều liên quan đến tổng hợp RNA. Sau này, nhiều RNA virus được tạo ra hơn để tổng hợp 26 protein cấu trúc nên virus. Đây là toàn bộ quá trình coronavirus được nhân lên thông qua bộ máy dịch mã của tế bào vật chủ.

Coronavirus điều khiển bộ máy dịch mã của tế bào chủ thông qua ba cơ chế chính. Đầu tiên, virus loại bỏ sự chống cự của tế bào chủ bằng cách sử dụng một dạng protein phi cấu trúc (non-structure protein) Nsp1 tiêu diệt tất cả mRNA vật chủ mà không có dấu hiệu của virus, ngăn các mRNA tham gia dịch mã bình thường. Khi nhóm của Finkel và Stern-Ginossar gắn các dấu hiệu virus liên quan đến RNA sequencing, ribosome profiling, metabolic labelling vào cuối mRNA tế bào chủ thì các mRNA không bị cắt nhỏ 1

Thứ hai, sự xâm nhiễm của coronavirus có thể làm giảm tới 70% hiệu quả dịch mã trong tế bào. Protein Nsp1 khoá chặn kênh tiếp nhận trên các ribosome khiến mRNA tế bào vật chủ không thể đi đến, trong khi các RNA của virus vẫn tiếp tục được dịch mã 2,3.

Cuối cùng, virus tắt hệ thống cảnh báo của tế bào bằng việc: Nsp1 làm tắc nghẽn, ngăn cản mRNA thoát ra khỏi nhân tế bào; trong đó có các mRNA mã hóa  các protein tín hiệu kích hoạt hệ thống miễn dịch4. Những tế bào bị tấn công do đó không thể giải phóng nhiều interferon. SARS-Cov-2 đặc biệt hiệu quả trong việc tắt hệ thống báo động này so với SARS-CoV và virus hợp bào hô hấp, những tế bào bị nhiễm SARS-CoV-2 sản sinh lượng interferon thấp hơn đáng kể5.

leftcenterrightdel
 

Virus thay đổi hoạt động của tế bào

Khi coronavirus kiểm soát được bộ máy dịch mã của tế bào vật chủ, các cấu trúc và hoạt động trong tế bào chủ bị thay đổi theo nhu cầu của virus. 

Đầu tiên, một số protein gai mới được tạo ra di chuyển đến bề mặt của tế bào chủ để kích hoạt kênh Ca2+ vật chủ nhằm đẩy một lớp chất béo ra bên ngoài tế bào. Khi đó, tế bào bị nhiễm dung hợp với các tế bào lân cận thông qua thụ thể ACE2 (Angiotensin-converting enzyme 2) trên bề mặt tế bào vật chủ, phát triển thành dạng hợp bào bào hô hấp có thể chứa đến 20 nhân. Nhà sinh học phân tử Mauro Giacca tại Đại học King’s College London đã công bố phát hiện này vào tháng 4/2027. Ông đưa ra giả thuyết rằng việc hình thành hợp bào cho phép các tế bào bị nhiễm bệnh có thể phát triển trong thời gian dài và tạo ra ngày càng nhiều virus hơn. Ông nói: “Đây không phải là một loại virus hit-run, nó rất lì lợm”. Nhóm thứ hai, do Qiang Sun tại Học viện Khoa học Y tế Trung Quốc đã phát hiện ra một số tế bào bị nhiễm COVID-19 thậm chí còn hình thành hợp bào với tế bào lympho - một trong những tế bào miễn dịch của cơ thể. Đây là một cơ chế né tránh miễn dịch giống như tế bào ung thư, virus có thể đã tránh được sự phát hiện của hệ miễn dịch bằng cách đơn giản là bám vào các tế bào “trinh sát” miễn dịch ở gần8.

leftcenterrightdel
 Cấu trúc hợp bào được thấy trong các tế bào biểu hiện protein gai SARS-CoV-2 (màu xanh lá cây). Các nhân của tế bào có màu xanh lam và khung tế bào có màu đỏ. Nguồn ảnh: Mauro Giacca

SARS-CoV-2 cũng biến đổi màng lưới nội chất (Endoplasmic reticulum - ER) dài và mỏng thành các hình cầu màng kép, như thể ER đang thổi bong bóng. Những túi màng kép (Double-membrane Vesicle - DMV) này có thể là nơi an toàn cho RNA virus được sao chép và dịch mã, che chắn nó khỏi hệ thống miễn dịch nội bào có sẵn, giả thuyết này vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu.

Hầu hết các virus có lớp vỏ bên ngoài được hình thành trực tiếp ở rìa của tế bào, sử dụng màng sinh chất của tế bào khi giải phóng ra ngoài. Nhưng các protein coronavirus mới được tạo ra lại sử dụng một cách khác. Bằng chứng cho thấy coronavirus được vận chuyển ra khỏi tế bào thông qua phức hệ Golgi, chúng tạo nên lớp vỏ lipid từ vỏ của phức hệ Golgi; các hạt virus mới được hình thành sau đó được mang bên trong túi Golgi đến bề mặt và được đẩy ra khỏi tế bào. Các nhà khoa học phát hiện coronavirus cũng rời khỏi tế bào thông qua lysosome, chúng hình thành một lớp bao bằng cách đi vào ER sau đó thông qua lysosome để ra khỏi tế bào11.

Các nhà khoa học chưa hiểu tại sao SARS-CoV-2 chọn đi ra khỏi tế bào thông qua Golgi hoặc lysosome vì nó rất chậm và không hiệu quả so với việc nảy chồi khỏi màng tế bào như các virus khác. Có thể thành phần lipid của lớp vỏ Golgi và lysosome bằng cách nào đó có lợi hơn cho virus so với màng sinh chất. 

Có thể thấy rằng, SARS-CoV-2 có cách thức xâm nhập và làm chủ hệ thống dịch mã rất mạnh mẽ và hiệu quả, cho thấy mức độ nguy hiểm của virus khi xâm nhập vào cơ thể người. Tuy nhiên, nếu khoa học hiểu biết rõ ràng hơn về cách thức hoạt động của virus thì những ý tưởng phát triển liệu pháp mới về vaccine và thuốc điều trì COVID-19 sẽ sớm đạt kết quả mong muốn.

Người dịch: Cao Thị Thu Thuý K63CNSHE

Biên tập: CĐH, NQT

Tài liệu tham khảo:

1. Finkel, Y. et al. Nature 594, 240–245 (2021).

2. Schubert, K. et al. Nature Struct. Mol. Biol. 27, 959–966 (2020).

3. Thoms, M. et al. Science 369, 1249–1255 (2020).

4. Zhang, K. et al. Sci. Adv. 7, eabe7386 (2021).

5. Blanco-Melo, D. et al. Cell 181, 1036–1045 (2020).

6. Thorne, L. G. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.06.06.446826 (2021).

7. Braga, L. et al. Nature 594, 88–93 (2021).

8. Zhang, Z. et al. Cell Death Differ. https://doi.org/10.1038/s41418-021-00782-3 (2021).

9. Trimarco, J. D. et al. PLoS Pathog. 17, e1009599 (2021).

10. Wolff, G. et al. Science 369, 1395–1398 (2020).

11. Ghosh, S. et al. Cell 183, 1520–1535 (2020).