Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха
Вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха.jpg
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Царство :Рибовирия
Царство:Орторнавиры
Тип:Kitrinoviricota
Класс:Alsuviricetes
Приказ:Мартелливиралес
Семья:Bromoviridae
Род:Бромовирус
Разновидность:
Вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха

Вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха , известный под аббревиатурой CCMV, представляет собой вирус, который специфически поражает растениевигновыйили черноглазый . На листьях зараженных растений появляются желтые пятна, отсюда и название «хлоротичные». Подобно своему «брату» вирусу, вирусу мозаики коровьего гороха (CPMV), CCMV продуцируется растениями с высоким урожаем. В естественном хозяине вирусные частицы могут продуцироваться в количестве 1-2 мг на грамм инфицированной ткани листа. Принадлежащий к роду бромовирусов вирус хлоротической крапчатости вигны (CCMV) представляет собой небольшой сферический вирус растения. Другие представители этого рода включают вирус мозаики брома (BMV) и вирус крапчатости бобов (BBMV).

История [ править ]

Bancroft et al. в 1967 описал первые эксперименты по выделению и характеристике вируса. С тех пор, из-за относительной легкости выращивания и изоляции, многие исследователи сосредоточили свое внимание на вирусе. Интерес научного сообщества к этому вирусу обусловлен еще одним заметным свойством: вирус можно разбирать и удалять генетический материал, РНК. Затем при слабокислом pH и относительно большом количестве солей можно стимулировать самосборку.белковых субъединиц в оболочку идентичного размера с вирусом. В результате получается пустой капсид, обладающий рядом интересных свойств. Сообщается о нескольких успешных попытках включить внутрь капсида другие материалы, такие как неорганические кристаллы. Это может привести к возможным лекарствам в будущем.

Геном и структура [ править ]

CCMV состоит из икосаэдрического белкового капсида (T = 3) [1], который имеет диаметр 28 нм. Этот капсид состоит из 180 идентичных белковых субъединиц, каждая из которых имеет первичную структуру из 190 аминокислотных остатков. По оболочке вируса распределены три субъединицы: A, B и C. Субъединицы A расположены в пентамеры, а субъединицы B и C вместе расположены в гексамеры. Оболочка вируса состоит из 12 пентамеров и 20 гексамеров. Внутри капсида находится (+) геном оцРНК, состоящий примерно из 3000 нуклеотидов. [2] Геном разделен на три части (РНК-1-3), причем субгеномная часть называется РНК4. [1]РНК-1 с высокой плотностью окружена собственным капсидом. РНК-2 с небольшой плотностью также имеет собственный капсид. Поскольку РНК-3 и РНК-4 имеют среднюю плотность, они инкапсидируются вместе. Считается, что РНК-1 и РНК-2 участвуют в репликации вируса, в то время как РНК-3 играет роль в распространении инфекции по растению. [3] При дефиците РНК-3 репликация вируса все еще происходит, только на значительно сниженном уровне. Благодаря этим четырем видам одноцепочечных молекул РНК с положительным смыслом геном CCMV кодирует четыре отдельных гена. [2]

Липофектамин - это реагент, который используется в лаборатории для трансфекции, позволяя чужеродной ДНК проникать в клетку-мишень. В исследовании Garmann et al. они обнаружили, что вирусные капсиды CCMV очень устойчивы и остаются неповрежденными даже после лечения РНКазой в отсутствие липофектамина. [2]

Вход в клетку-хозяин и взаимодействие [ править ]

О взаимодействии вируса растений и клетки-хозяина известно немного из-за сложности изучения организмов с клеточными стенками. В одном исследовании изучалось взаимодействие между CCMV и протопластами коровьего гороха и было обнаружено, что оно зависит от неспецифического связывания, в основном от электростатических взаимодействий между плазматической мембраной и вирусными частицами, особенно отрицательно заряженными везикулами и положительно заряженным N-концевым плечом белков оболочки вируса. дальнейшее обозначение CCMV как эндоцитарного вируса. Он также использует повреждения мембраны для введения вирусных частиц в клетку. В целом, наиболее эффективная инфекция произошла путем интернализации через повреждения мембраны хозяина. [4]

Один специфический белок, ORF3a, представляет собой белок движения, присутствующий в геноме CCMV, который помогает транспортировать вирусный геном к соседним растительным клеткам с помощью плазмодесм. Это позволяет вирусу обходить барьер стенки клетки-хозяина и эффективно инфицировать хозяина. Движение CCMV не требует почкования, потому что структуры канальцев увеличивают плазмодесмы достаточно, чтобы позволить прямое прохождение вирусного капсида через клеточную стенку. [5]

Типичная вирусная инфекция включает экспоненциальное увеличение концентрации вируса с последующим быстрым снижением репликации вируса. При дефиците РНК 3 репликация вируса все же происходит, только на значительно сниженном уровне. Также считается, что он отвечает за низкое соотношение белка оболочки к вирусной РНК.

Цикл репликации [ править ]

Общее описание вирусной репликации (+) оцРНК сферулами, образованными из мембраны эндоплазматического ретикулума

После проникновения вируса белковый капсид разрушается клеткой-хозяином, и это позволяет распаковать вирусную РНК. РНК1 и РНК2 кодируют протеин 1a и 2a-полимеразу, соответственно, оба из которых экспрессируются с образованием белков репликации вируса внутри клетки. [6]Фактический процесс репликации происходит в мембранных везикулах, создаваемых инвагинациями мембраны эндоплазматического ретикулума хозяина. Вирусная РНК реплицируется в геном дцРНК с использованием РНК-зависимой РНК-полимеразы. Вновь синтезированная дцРНК используется как для транскрипции большего количества (+) оцРНК из цепи матричной (-) РНК, так и для репликации существующей (+) цепи РНК с получением множества копий для использования в качестве транслируемой мРНК. Во время этого процесса субгеномная РНК4 также транслируется с образованием белков вирусного капсида. Используя вновь синтезированные копии (+) оцРНК и капсидных белков, вирус собирается внутри везикулы. [7]

Рекомбинация [ править ]

При совместном заражении клеток растения - хозяина с двумя различными делеции гена CCMV мутантов , функциональные вирусные РНК геномы можно регенерировать путем гомологичной рекомбинации ремонт. [8] Механизмом рекомбинации, вероятно, является переключение цепи (выбор копии) во время репликации вирусной РНК. Скорость и частота этой рекомбинации предполагает, что такое спасение генома, вероятно, имеет значение в естественных популяциях CCMV. [8]

Сборка и выпуск [ править ]

Электростатические свойства вируса хлоротической пятнистости вигны.

Сборка вируса является ключом к его эффективности, поскольку он должен быть как достаточно стабильным, чтобы защитить свой геном перед проникновением в клетку, так и достаточно лабильным, чтобы передать свое генетическое содержимое в клетку-мишень при ее разборке. Одноцепочечная РНК проходит через небольшие поры, уже имеющиеся в капсиде. При нейтральном pH белок капсида обратимо связывается с РНК, образуя прекапсидный комплекс. Он состоит из РНК, окруженной достаточным количеством капсидных белков (CP), чтобы нейтрализовать отрицательные заряды фосфатного остова РНК. Когда происходит подкисление, происходит необратимое изменение конформации с образованием конечного продукта икосаэдрического капсида. Это делается путем отправки любых избыточных CP из РНК за пределы нового капсида.Этот процесс зависит от основности CP из-за его N-концевого мотива, богатого аргинином (ARM), и внешней плотности отрицательного заряда капсида. Белок капсида также участвует в перемещении вирусов, передаче, выражении симптомов и нацеленных на хозяев.[9] Как видно выше, сборка CCMV является механизмом, зависящим от pH, как и разборка. При pH 5 CCMV стабилен, но при pH 7,0 и без ионов, таких как Ca2 + или Mg2 +, происходит набухание диаметра капсида. Это создает отверстия в капсиде, но вирусная РНК в это время не высвобождается, что позволяет обратить этот процесс вспять. Это важно, потому что было обнаружено, что ионы кальция необходимы для стабильности вируса. Хотя РНК не высвобождается спонтанно, когда происходит набухание и вирус находится в подходящей среде для инфекции, набухание вызывает высвобождение РНК в цитоплазму клетки-мишени. [10]

На рисунке справа показаны CCMV в кислых условиях (a) и CCMV при изменении pH и набухании (b), что позволяет осуществлять электростатические взаимодействия, дополнительно усиливая способность вируса инфицировать хозяина.

Симптомология [ править ]

Было замечено, что этот вирус заражает только клетки растений, в частности коровий горох. В первую очередь наблюдаемый симптом CCMV - яркий хлороз или желтая окраска листьев растения, известный как штамм CCMV-T. Этот хлороз наблюдался как менее серьезный эффект, вызывающий светло-зеленую окраску при заражении растений ослабленным штаммом, называемым CCMV-M. Результаты эксперимента, проведенного de Assis Filho et al. указали, что этот первичный симптом был вызван аминокислотой в положении 151 белка оболочки капсида. [11]

Векторы и передача [ править ]

Было обнаружено, что CCMV передается бобовым листоедом Cerotoma trifurcata и пятнистым огуречным жуком Diabrotica undecimpunctata howardii. CCMV влияет на бобы и вигновый горох, но было обнаружено, что репликация вируса намного выше, когда вирус приобретается и передается от бобов, а не от коровьего гороха. [12]

Как обсуждалось в разделе «Сборка и высвобождение», CCMV стабилизируется в кислых условиях (pH = 5,0). Считается, что кишечник насекомых обеспечивает кислые условия, обеспечивающие передачу и стабильность CCMV. [13]

Последние исследования дрожжей [ править ]

В декабре 2018 г. репликация CCMV была полностью восстановлена ​​в дрожжах типа Saccharomyces cerevisiae . В этом эксперименте было обнаружено, что белок 1a был единственным вирусным фактором, необходимым для индукции инвагинации эндоплазматического ретикулума и начала процесса репликации. Было обнаружено, что полимераза 2a рекрутируется белком 1a после образования сферулы репликации. Было реализовано одно ограничение для репликации CCMV в S. cerevisiae , и это было связано с отсутствием репликации РНК-3. Значение этого эксперимента выходит за рамки результатов, потому что S. cerevisiae является популярным модельным организмом для вирусной инокуляции и может открыть возможности для дальнейших исследований с CCMV. [6]

Связанные вирусы [ править ]

Следующие вирусы тесно связаны с CCMV и являются членами рода Bromovirus: [14]

  • Вирус крапчатости фасоли
  • Вирус бромовой мозаики
  • Вирус желтой пятнистости кассии
  • Вирус желтого оперения меландрия
  • Скрытый вирус весенней красоты

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Speir JA, Munshi S, Wang G, Baker TS, Johnson JE (январь 1995 г.). «Структуры нативной и набухшей форм вируса хлоротической крапчатости вигны, определенные методами рентгеновской кристаллографии и крио-электронной микроскопии» . Структура . 3 (1): 63–78. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (01) 00135-6 . PMC  4191737 . PMID  7743132 .
  2. ^ а б в Гарманн РФ (2014). Самосборка вируса хлоротической пятнистости коровьего гороха . Электронные тезисы и диссертации UCLA (Диссертация). UCLA . Проверено 10 марта 2019 .
  3. ^ Хорст РК (2008). «Желтая полоска бобов = хлоротическая крапчатость бромовируса коровьего гороха. Желтая полоска = бромовирус хлоротичной крапчатости вигны». Справочник по болезням растений Весткотта (седьмое изд.). Springer Нидерланды. С.  610 . DOI : 10.1007 / 978-1-4020-4585-1_986 . ISBN 9781402045844.
  4. ^ Roenhorst, Йоханна (10 октября 1989). Ранние стадии инфицирования вирусом хлоротической крапчатости коровьего гороха (Диссертация) . Проверено 11 марта 2019 .
  5. ^ "ORF3a - белок движения - вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха (CCMV) - ген и белок ORF3a" . www.uniprot.org . Проверено 10 марта 2019 .
  6. ^ a b Sibert BS, Navine AK, Pennington J, Wang X, Ahlquist P (2018-12-26). «Белки репликации бромовируса хлоротической крапчатости коровьего гороха поддерживают репликацию матрично-селективной РНК в Saccharomyces cerevisiae» . PLOS ONE . 13 (12): e0208743. Bibcode : 2018PLoSO..1308743S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0208743 . PMC 6306254 . PMID 30586378 .  
  7. ^ "Bromoviridae ~ страница ViralZone" . viralzone.expasy.org . Проверено 10 марта 2019 .
  8. ^ a b Эллисон Р., Томпсон С., Алквист П. Регенерация функционального генома РНК-вируса путем рекомбинации между делеционными мутантами и потребностью в генах хлоротической пятнистости коровьего гороха 3a и генах оболочки для системной инфекции. Proc Natl Acad Sci US A. 1990 Mar; 87 (5): 1820-4. DOI: 10.1073 / pnas.87.5.1820. PMID: 2308940; PMCID: PMC53575
  9. ^ Garmann РФ, Кома-Garcia M, Гопал A, Knobler CM, Gelbart WM (март 2014). «Путь сборки икосаэдрического одноцепочечного РНК-вируса зависит от силы притяжения между субъединицами» . Журнал молекулярной биологии . 426 (5): 1050–60. DOI : 10.1016 / j.jmb.2013.10.017 . PMC 5695577 . PMID 24148696 .  
  10. ^ Конечны R, Trylska J, Tama F, Чжан D, Baker NA, Брукс CL, McCammon JA (июнь 2006). «Электростатические свойства капсидов вируса хлоротической крапчатости коровьего гороха и вируса мозаики огурца» . Биополимеры . 82 (2): 106–20. DOI : 10.1002 / bip.20409 . PMC 2440512 . PMID 16278831 .  
  11. ^ Де Ассис Филу FM, Paguio ИЛИ, Sherwood JL, DEOM CM (апрель 2002). «Симптомы, вызываемые вирусом хлоротической крапчатости коровьего гороха на Vigna unguiculata, определяются по аминокислотному остатку 151 в белке оболочки» . Журнал общей вирусологии . 83 (Pt 4): 879–83. DOI : 10.1099 / 0022-1317-83-4-879 . PMID 11907338 . 
  12. ^ Хоббс, HA; Фултон, Дж. Б. (11 сентября 1978 г.). "Передача вируса хлоротической пятнистости коровьего гороха жуками" (PDF) . Фитопатология . 69 (3): 255–256. DOI : 10.1094 / Фито-69-255 .
  13. ^ Wilts, Bodo D .; Schaap, Iwan AT; Шмидт, Кристоф Ф. (май 2015 г.). «Набухание и размягчение вируса хлоротической пятнистости коровьего гороха в ответ на изменение pH» . Биофизический журнал . 108 (10): 2541–2549. Bibcode : 2015BpJ ... 108.2541W . DOI : 10.1016 / j.bpj.2015.04.019 . PMC 4457041 . PMID 25992732 .  
  14. ^ "Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV)" . talk.ictvonline.org . Проверено 12 марта 2019 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Мейер С., Фенстра А. "Обзор CCMV" . Домашняя страница Биохимии . Вагенингенский университет. Архивировано из оригинала на 1996-11-29.
  • Бэнкрофт Дж. Б., Хиберт Э (июнь 1967 г.). «Образование инфекционного нуклеопротеина из белка и нуклеиновой кислоты, выделенных из небольшого сферического вируса». Вирусология . 32 (2): 354–6. DOI : 10.1016 / 0042-6822 (67) 90284-X . PMID  6025882 .
  • Дуглас Т., Янг М. (май 1998 г.). «Хозяин-гость инкапсуляция материалов собранными клетками белка вируса». Природа . 393 (6681): 152–155. Bibcode : 1998Natur.393..152D . DOI : 10.1038 / 30211 . S2CID  205000305 .
  • Destito G, Yeh R, Rae CS, Finn MG, Manchester M (октябрь 2007 г.). «Опосредованное фолиевой кислотой нацеливание частиц вируса мозаики вигны на опухолевые клетки» . Химия и биология . 14 (10): 1152–62. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2007.08.015 . PMC  2293326 . PMID  17961827 .
  • Стейнмец Н.Ф., Эванс Д.Д. (сентябрь 2007 г.). «Использование вирусов растений в бионанотехнологиях». Органическая и биомолекулярная химия . 5 (18): 2891–902. DOI : 10.1039 / b708175h . PMID  17728853 . S2CID  13932612 .

Внешние ссылки [ править ]

  • ICTVdB - Универсальная база данных вирусов: вирус хлоротичной крапчатости коровьего гороха
  • Семейные группы - метод Балтимора