Đề tài Tin Sinh học: Ứng dụng tin sinh học trong tìm hiểu các tác nhân gây bệnh trên tôm

ứng Taura (TSV) gây ra dịch ở các trang trại tôm ở Texas trong năm 2004 (Texas isolate) cho thấy vi rút này là nguy hiểm trong các thí nghiệm sinh học hơn so với các TSV cô lập tham khảo, Hawaii năm 1994, gây ra sự phát triển triệu chứng nghiêm trọng và nhanh chóng tử vong. Mô bệnh học của động vật hấp hối thể hiện hoại tử biểu mô trong dạ dày, phần phụ, lớp biểu bì cơ thể nói chung và mang, và các động vật còn sống sót đã được chứng minh từ trung bình đến nhiều dạng hình cầu tổ chức lymphoid. Virion tinh khiết cho thấy hình thái icosahedral, với đường kính 31 nm. Phân tích so sánh bộ gen cho thấy Texas isolate liên quan chặt chẽ với TSV phân lập từ Thái Lan và Trung Quốc hơn với phân lập ở Hawaii. Các cấu trúc bậc ba dự đoán của sự ức chế protein apoptosis (IAP) và lĩnh vực protease của Texas isolate là rất giống với Hawaii isolate. Tuy nhiên, RNA phụ thuộc RNA polymerase (RdRp) của Texas isolate có khác biệt đáng kể về cấu trúc với Hawaii isolate do đột biến điểm (s) ở gen RdRp. Những thay đổi trong cấu trúc bậc ba RdRp có thể đóng góp vào sự sao chép chính xác, độc lực và khả năng thích ứng sinh thái của Texas isolate.  Picornaviridae str. China/GDFY100/2008 polyprotein gene, partial cds 3.4 Virus gây bệnh đốm trắng (WSSV – White spot syndrome virus): WSSV thuộc họ Nimaviridae, có cấu trúc virion có dạng hình trụ đến elip hoặc hình trứng, rộng khoảng 121±9nm, dài khoảng 276±26nm, có vỏ bọc, không có thể vùi. Bộ gen của virus này là DNA sợi đôi với kích thước khoảng 305 kb. Đây là loại virus gây chết tôm nhiều nhất, nhanh nhất và có khả năng lây nhiễm cao. Khi thâm nhập vào cơ thể vật chủ, virus này cư trú ở nhiều bộ phận như mô nội bì, mô dạ dày, mang, buồng trứng (hay tinh hoàn), hệ thống thần kinh, mắt, chân bơi,  Khi nhiễm bệnh, tôm có màu đỏ hồng, đốm trắng ở vỏ giáp đầu ngực, với tỷ lệ tôm chết khi nhiễm bệnh lên đến 80-100%. Virus gây bệnh đốm trắng (WSSV) là một tác nhân gây bệnh truyền nhiễm ở tôm và các động vật giáp xác khác, và không có vắc-xin hiệu quả cũng như phương pháp điều trị đầy đủ có sẵn. WSSV là vius được bao bọc bởi dsDNA, và một trong những protein vỏ chính, VP28, đóng một vai trò quan trọng trong gây nhiễm WSSV. Trong một nỗ lực để phát triển một vắc-xin chống lại WSSV, nhóm nghiên cứu đã chèn gen VP28 vào một vector baculovirus phù hợp để thể hiện VP28 trên bề mặt baculovirus dưới promoter WSSV ie1 (Bac-VP28). Bac-VP28 kết hợp phong phú về số lượng (65,3 mg / ml) với VP28. Tôm được điều trị bằng cách tiêm vắc xin uống và ngâm với cả Bac-VP28 hoặc baculovirus hoang dại (Bac-wt). Việc điều trị tiếp theo là thách thức với WSSV sau 3 và 15 ngày. Bac-VP28 chủng ngừa tôm cho thấy tỉ lệ sống sót cao hơn đáng kể (uống: 81.7% và tăng 76,7%; ngâm: 75% và 68,4%) so với Bac-wt hoặc tôm không được xử lý (100% tử vong). Để xác minh tác dụng bảo vệ của Bac-VP28, họ kiểm tra trong biểu hiện cơ thể của VP28 mô miễn dịch và định lượng số lượng bản sao WSSV bởi qPCR. Thêm vào đó, họ định lượng mức độ biểu hiện gen LGBP và STAT real-time RT-PCR từ các mẫu thu được từ Bac-VP28 tôm chủng ngừa ở thời gian khác nhau của chế độ thuốc chủng ngừa. Phát hiện của họ chỉ ra rằng uống tiêm chủng tôm với Bac-VP28 là một biện pháp phòng ngừa hấp dẫn đối với WSSV nhiễm trùng có thể được sử dụng trong lĩnh vực này.Shrimp white spot syndrome virus strain WSSV A outer membrane protein pseudogene, partial sequenceShrimp white spot syndrome virus strain WSSV B outer membrane protein gene, partial cdsShrimp white spot syndrome virus strain WSSV C outer membrane protein gene, partial cdsShrimp white spot syndrome virus strain WSSV D outer membrane protein gene, partial cds3.5 Bệnh do virus gây hoại tử cơ (infectious myonecrosis virus - IMNV):Tôm có biểu hiện là đục phần cơ đuôi lan ra toàn thân, hoạt động lờ đờ rồi chết, tỉ lệ tôm chết có thể lên đến 40-60% trong ao nhiễm.  Triệu chứng giống như bệnh do IMNV cũng có thể thấy khi tôm gặp những yếu tố môi trường không thuận lợi như thiếu dưỡng khí, mật độ nuôi cao hoặc thay đổi đột ngột của nhiệt độ và độ mặn. Tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương, Litopenaeus vannamei, là loài tôm quan trọng nhất trong khối lượng nuôi trồng thủy sản trên thế giới. Tuy nhiên, trong những thập kỷ gần đây, sự bùng phát của bệnh, đặc biệt là bệnh do virus, đã dẫn đến thiệt hại kinh tế quan trọng, đe dọa tính bền vững của nghề nuôi tôm trên toàn thế giới. Năm 2004, nghề nuôi tôm ở Brazil đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi một căn bệnh mới gây ra do vi rút myonecrosis truyền nhiễm (IMNV). Vì vậy, kiểm soát dịch bệnh dựa trên phương pháp phát hiện mầm bệnh nhanh chóng và nhạy cảm đã trở thành một ưu tiên. Trong nghiên cứu này, một phương pháp định lượng cụ thể cho IMNV đã được phát triển bằng cách sử dụng real-time PCR với SYBR Green hóa học và lượng virus của các mô mục tiêu chủ yếu của động vật bị bệnh mạn tính đã được định lượng. Phân tích định lượng cho thấy rằng virus trung bình dao động từ 5,08 × 10 (8) đến 1,33 × 10 (6) bản sao / mg RNA tổng số trong hemolymph, 5,096 × 10 (5) xuống còn 1,26 × 10 (3) bản sao / mg pleopods, 6,85 × 10 (8) đến 3,09 × 10 (4) bản sao / mg cơ và 8,15 × 10 (6) đến 3,90 × 10 (3) bản sao / mg mang. Tải virus khác nhau của IMNV được tìm thấy với giá trị lớn hơn trong hemolymph và cơ bắp, theo sau là pleopods và mang. Penaeid shrimp infectious myonecrosis virus, complete genome3.6 Bệnh đầu vàng * Triệu chứng, tuổi tôm thường gặp: Bệnh có triệu chứng rất đặc thù. Ở tôm 50 - 70 ngày tuổi, trước tiên tôm trở nên ăn nhiều một cách khác thường trong vài ngày, sau đó đột ngột ngừng ăn. Sau 1 - 2 ngày tôm bắt đầu lờ đờ trên mặt và ven bờ rồi chết, mức độ chết tăng dần. Phần đầu ngực, nhất là gan tụy chuyển màu vàng và sưng. Gan có màu trắng nhạt hay vàng nhạt đến nâu. Thân màu nhợt nhạt. Theo báo cáo của các nhà khoa học, thì từ năm 2001 đến nay phát hiện thấy tôm bị bệnh vàng đầu có độ tuổi từ 25 ngày đến 70 ngày tuổi. Nếu là tôm nhỏ từ 25-35 ngày bị nhiễm bệnh càng nặng và sẽ chết hết trong thời gian 2-3 ngày. * Nguyên nhân bệnh lý và phương pháp chuẩn đoán bệnh:Bệnh đầu vàng ở tôm được gọi theo triệu chứng, vì khi tôm bị bệnh khu vực đầu hoặc gan sẽ có màu vàng. Nguyên nhân sinh ra từ virus YHV, đây là virus có acid nhân RNA chuỗi đơn, virus có hình que, kích cỡ 44 x 173 nm.YHV-SSH-79 Suppression subtractive cDNA library for YHV infection Penaeus monodon cDNA clone YHV-SSH-79 similar to Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L, mRNA sequenceYHV-SSH-78 Suppression subtractive cDNA library for YHV infection Penaeus monodon cDNA clone YHV-SSH-78 similar to Cytochrome b5, mRNA sequenceYHV-SSH-77 Suppression subtractive cDNA library for YHV infection Penaeus monodon cDNA clone YHV-SSH-77 similar to Membrane-associated protein gex-3, mRNA sequence3.7 Bệnh vi khuẩn hoại tử gan tụy NHP Bệnh vi khuẩn hoại tử gan tụy NHP gây ra bởi loài vi khuẩn gây bệnh, cơ thể loại Rickettsia, kích thước tương đối nhỏ, đa hình thể, gam âm nội bào bắt buộc. Vi khuẩn NHP có hai hình thái học khác nhau dễ nhận diện: một là vi khuẩn hình que (0,3 x 0,9µm) đa hình thể nhỏ và thiếu tiên mao (lông roi); hai là vi khuẩn hình que xoắn ốc dài hơn (0,2 x 2,6 – 2,9µm) có 8 tiên mao (lông roi) ở đỉnh gốc của vi khuẩn và 1 – 2 tiên mao phụ (có thể là) trên chỏm xoắn. Vi khuẩn NHP là một loài mới trong nhóm vi khuẩn alpha proteobacteria được phân loại dựa trên việc phân tích trình tự gen vô tính 16S rDNA và có liên quan chặt chẽ đến vi khuẩn nội cộng sinh khác thuộc sinh vật đơn bào: Caedibacter cryophila và Holospora obtusa. Vi khuẩn NHP được tìm thấy tự do trong tế bào chất của các tế bào gan tụy bị nhiễm bệnh. Tỉ lệ chết có thể từ 90 – 95% trong vòng 30 ngày của một đợt dịch. Giai đoạn tôm bị lây nhiễm: hậu post, ấu niên và trưởng thành. Môi trường gây bệnh là nước ngọt, nước lợ và nước biển. Leptopilina sp. BN-2010c gene for internal transcribed spacer 1, partial sequence, strain: NHpLeptopilina sp. BN-2010c gene for internal transcribed spacer 2, partial sequence, strain: NHp3.8 Bệnh trùng loa kèn3.8.1. Dấu hiệu bệnh lý Trùng loa kèn bám trên da, vây, mang cá, trên mang và các phần phụ của tôm, trên thân và các chi của ếch, ba ba, trên vỏ, chân của ốc. Chúng bám nhiều thành búi trắng dễ nhầm với nấm thuỷ mi. Sự ký sinh của trùng loa kèn ảnh hưởng đến hô hấp và sinh trưởng của các động vật là ký chủ. Bệnh có thể độc lập hoặc kết hợp với ký sinh trùng đơn bào khác, gây bệnh làm cá chết hàng loạt.3.8.2. Tác nhân gây bệnh Ký sinh ở động vật thuỷ sản Việt Nam thường gặp 4 giống thuộc 2 họ, ký sinh ở cá, ba ba, ếch, tôm nước ngọt thường gặp giống Epistylis và Apiosoma. Có dạng hình loa kèn, hình chuông lộn ngược, nên có tên là trùng loa kèn.Epistylis sp. YG-2009a alpha-tubulin gene, partial cdsEpistylis sp. 1 LRPU-2010 18S small subunit ribosomal RNA gene, partial sequence4. Kết luận Như vậy, nguồn cơ sở dữ liệu liên quan đến sinh học được truyền tải trên mạng vô cùng đa dạng, phong phú về chủng loại và đồ sộ về khối lượng, với tốc độ gia tăng mạnh mẽ theo thời gian. Về nội dung, cơ sở dữ liệu trải rộng trên tất cả các mặt khác nhau, các thông tin về các công trình khoa học đã công bố, các tạp chí chuyên ngành, trong đó chiếm khối lượng lớn và đa dạng nhất là các kết quả nghiên cứu trên đối tượng sinh học. Nhà sinh học có thể khai thác nguồn dữ liệu này phục vụ cho việc định hướng, hoạch định kế hoạch và tổ chức thực nghiệm khoa học tiếp theo sao cho hiệu quả hơn. Hoặc trên cơ sở phát hiện nắm bắt được quy luật vận động của tự nhiên kết hợp với nền tảng logic chính xác của hệ thống, nhà sinh học có thể xây dựng ý tưởng. Mô phỏng “thiết kế” ra các sản phẩm hoàn toàn mới, thậm chí có thể chưa xuất hiện trong thiên nhiên, Để xử lý phân tích cơ sở dữ liệu trên, đương nhiên không thể xem nhẹ vai trò của các chương trình hay các thuật toán xử lý dữ liệu sinh học ứng dụng. Các chương trình này được thiết kế độc lập, hoặc từng phần hoặc toàn bộ, dưới dạng tích hợp ngay trong các thiết bị phân tích hiện đại. Những yếu tố này cũng là mảng dữ liệu hết sức quan trọng, góp phần tạo ra ưu thêưsng dụng to lớn của tin – sinh học