Войти
| Вирус мозаики цветной капусты | |
|---|---|
 | |
| Электронная микрофотография вирионов CaMV | |
Классификация вирусов  | |
| (без рейтинга): | Вирус |
| Царство: | Рибовирия |
| Королевство: | Парарнавиры |
| Тип: | Artverviricota |
| Класс: | Revtraviricetes |
| Порядок: | Ortervirales |
| Семья : | Caulimoviridae |
| Род: | Caulimovirus |
| Виды: | Вирус мозаики цветной капусты |
Вирус мозаики цветной капусты (CaMV ) является представителем рода Caulimovirus, один из шести родов семейства Caulimoviridae, которые представляют собой параретровирусы, инфицирующие растения. Параретровирусы реплицируются посредством обратной транскрипции точно так же, как и ретровирусы, но вирусные частицы содержат ДНК вместо РНК.
Виды тли Myzus persicae Вирус мозаики цветной капусты (CaMV) является типовым видом семейства Caulimoviridae. Это семейство сгруппировано вместе с гепаднавирусами в группу параретровирусов из-за его способа репликации через обратную транскрипцию прегеномного промежуточного соединения РНК.
CaMV поражает в основном растения семейства Brassicaceae (например, цветную капусту и репу), но некоторые штаммы CaMV (D4 и W260) также способны инфицировать виды Solanaceae видов роды Datura и Nicotiana. CaMV вызывает множество системных симптомов, таких как мозаика, некротические поражения на поверхности листьев, задержка роста и деформация общей структуры растения. Проявляемые симптомы варьируются в зависимости от штамма вируса, экотипа хозяина и условий окружающей среды.
CaMV передается нециркуляторным путем такими видами тлей, как Myzus persicae. После введения в растительную клетку-хозяин вирионы мигрируют в ядерную оболочку растительной клетки.
Частица CaMV представляет собой икосаэдр диаметром 52 нм, построенный из 420 субъединиц капсидного белка (CP), расположенных по триангуляции T = 7, которая окружает центральная полость, заполненная растворителем.
CaMV содержит кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК размером около 8,0 тыс. пар оснований, прерванную зазубринами, которые возникают в результате действия РНКазы H во время обратной транскрипции. Эти зарубки происходят от Met-тРНК и двух праймеров РНК, используемых в обратной транскрипции. После попадания в клетку-хозяина эти одноцепочечные «разрывы» в вирусной ДНК репарируются, образуя сверхспиральную молекулу, которая связывается с гистонами. Эта ДНК транскрибируется в полноразмерную Терминально повторяющуюся РНК 35S и субгеномную РНК 19S.
промотор 35S РНК является очень сильным конститутивным промотором, ответственным за транскрипцию всего генома CaMV. Он хорошо известен своим использованием в трансформации растений. Это вызывает высокий уровень экспрессии генов у двудольных растений. Однако на однодольных, особенно на злаках, он менее эффективен. Различия в поведении, вероятно, связаны с различиями в качестве и / или количестве регулирующих факторов. Недавнее исследование показало, что промотор 35S CaMV также функционирует в некоторых клетках животных, хотя используемые промоторные элементы отличаются от таковых в растениях. Хотя этот промотор имел низкую активность по сравнению с каноническими промоторами животных, уровни репортерных продуктов были значительными. Это наблюдение предполагает, что промотор 35S может иметь потенциал для использования у животных.
Промотор был назван промотором 35S CaMV ("промотор 35S"), потому что коэффициент седиментации вирусного транскрипта, экспрессия которого естественным образом управляется этим промотором, это 35S. Это один из наиболее широко используемых конститутивных промоторов общего назначения. Он был открыт в начале 1980-х годов Чуа и его сотрудниками из Университета Рокфеллера.
РНК 35S является особенно сложной, содержащей высокоструктурированную лидерную последовательность длиной 600 нуклеотидов с шестью-восьмью короткими открытыми считываниями. рамки (ORF).
За этим лидером следуют семь плотно расположенных, более длинных ORF, которые кодируют все вирусные белки. Механизм экспрессии этих белков уникален тем, что белок ORF VI (кодируемый 19S РНК) контролирует повторную инициацию трансляции основных открытых рамок считывания на полицистронной 35S РНК, процесс, который обычно происходит только на бактериальных мРНК. Функция TAV зависит от его ассоциации с полисомами и эукариотическим фактором инициации eIF3.
Геномная карта CaMV В дополнение к своим функциям, касающимся активации трансляции и образования телец включения, было показано, что P6 взаимодействует с рядом других белков CaMV, таких как P2 и P3, что позволяет предположить что это может также в некоторой степени способствовать сборка вирусов и опосредованная тлями передача. Кроме того, было показано, что P6 связывается с P7; исследование взаимодействий между ними может помочь выяснить пока неизвестную функцию P7.
Другая функция P6 включает модификацию хозяина, НЕ ВЫРАЖАЮЩЕГО ПАТОГЕНЕЗА, СВЯЗАННОГО 1 (NPR1 ) во время курса инфекции. NPR1 является важным регулятором передачи сигналов, зависимых от салициловой кислоты (SA) и жасмоновой кислоты (JA), и наиболее тесно связан с перекрестными помехами между ними. Модификация NPR1 служит для ингибирования защитных ответов растительных клеток путем предотвращения SA-зависимой передачи сигналов; модифицированный NPR1 может правильно перемещаться в ядро и связываться с промотором PR-1, но не может инициировать транскрипцию. Поскольку для накопления SA требуется активный NPR1, это приводит к дальнейшему истощению SA. В то время как регуляция SA-зависимой передачи сигналов с помощью P6-модифицированного NPR1 локализована в ядре, регуляция JA-зависимой передачи сигналов является цитоплазматической по своей природе и включает путь COI1. В отличие от SA, JA-зависимая передача сигналов увеличивается в присутствии модифицированного NPR1.
CaMV реплицируется посредством обратной транскрипции:
На этом этапе новая вирусный геном может быть упакован в капсиды и высвобожден из клетки, или они могут транспортироваться белками перемещения в соседнюю неинфицированную клетку.
Вирус мозаики цветной капусты промотор (CaMV 35S) используется в большинстве трансгенных культур для активации чужеродных генов, которые были искусственно вставлены в растение-хозяин. Он вводится в трансгенные растения в форме, отличной от той, которая обнаруживается, когда он присутствует в своих естественных растениях-хозяевах Brassica. Это позволяет ему работать в широком диапазоне сред организма-хозяина, что в противном случае было бы невозможно.
CaMV содержит геном двухцепочечной ДНК размером около 8 т.п.н. и производит сферические частицы. Инфекции CaMV носят системный характер, и даже его ДНК заразительна при инокулировании на истертые поверхности растений. В геноме CaMV есть 8 плотно упакованных генов, из которых только два небольших гена, гены II и VII, являются несущественными; в результате только эти два гена могут быть заменены / удалены без потери инфекционности. Кроме того, модифицированные геномы CaMV, превышающие естественный размер генома (8024 п.н.) даже на несколько сотен п.н., не упаковываются в вирионы. Эти два фактора серьезно ограничивают размер вставки ДНК, клонируемой в CaMV. Ген бактериальной дигидрофолатредуктазы DHFR был успешно клонирован в геном CaMV вместо гена II и успешно экспрессируется в растениях.
Вирус приобретается от инфицированного хозяина во время кормления вектором тли. Таким образом, трансмиссивный комплекс состоит из вирионов и белка P2, расположенных в стилетах вектора. N-концевой домен P2 распознает рецептор белка, расположенный на кончике стилета, а C-концевой домен P2 связывается с P3-декорированными вирионами.
Трансмиссивный комплекс CaMV Способ захвата вектором следующий: контролируется тканевой и внутриклеточной специфической локализацией P2. Этот белок содержится только в клетках эпидермиса и паренхимы. Более того, в этих клетках P2 локализован в единичных вирусных электронно-просветных телец включения (ELIB). В клетках-хозяевах вирусные белки P2 и P3 сначала продуцируются на многочисленных вирусных фабриках (электронно-плотные тельца включения), а затем экспортируются и совместно локализуются с микротрубочками, а затем концентрируются в ELIB. CaMV специально использует микротрубочки для формирования передаваемого тела и, таким образом, обеспечивает передачу вектора. Полная молекулярная характеристика и изучение этого вируса не проводились.
Вирус мозаики цветной капусты обладает рядом механизмов, которые позволяют ему противодействовать защите клеток растения-хозяина. Хотя прегеномная 35S РНК отвечает за репликацию генома обратной транскриптазой, она также содержит некодирующую лидерную последовательность из 600 пар оснований, которая служит важной мРНК для производства факторов, участвующих в противовирусной защите. Ряд хозяев CaMV обладают механизмами сайленсинга вирусов на основе малых РНК, которые служат для ограничения вирусной инфекции. Продукты вышеупомянутой последовательности из 600 п.н. представляют собой вирусные малые РНК (vsRNA) длиной 21, 22 и 24 нуклеотида, которые служат в качестве ловушек, связывающих и инактивирующих эффекторы механизма подавления звука хозяина, такие как Argonaute 1 (AGO1 ). В качестве доказательства принципа экспериментальная сверхэкспрессия этих vsРНК способствует увеличению накопления вируса в инфицированных растениях.
В последнее время возникли некоторые опасения. об использовании промотора 35S CaMV для экспрессии в трансгенных растениях, поскольку между этим промотором и кодирующими последовательностями P6 существует перекрытие последовательностей. Пятьдесят четыре трансгенных объекта, сертифицированных для выпуска в США, содержат до 528 п.н. ORF VI (кодирующие C-концевые домены P6). Поскольку P6 является многофункциональным белком, полный спектр функций которого неизвестен, есть некоторые опасения, что экспрессия одного или нескольких его доменов может иметь непредвиденные последствия для трансгенных организмов. В недавних исследованиях была предпринята попытка определить, какая длина промотора 35S CaMV имеет наименьший шанс непреднамеренного образования доменов P6, сохраняя при этом полную активность промотора. Как и следовало ожидать, использование более коротких промоторов уменьшает количество включаемых доменов P6, а также снижает вероятность нежелательных эффектов.
