TABAKAS MOZAĪKAS VĪRUSS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, REPLIKĀCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

No mozaīka no snuff vīrusa ( TMV , angļu tabakas mozaīkas vīrusa) ir augs RNS vīruss, kas izraisa izskatu brūni plankumi uz lapām augus šņaucamā un citu kultūraugu ekonomiskās intereses, piemēram, tomātiem un citiem Nakteņu.

Tās nosaukums cēlies no plankumu modeļa, ko tas rada inficētajos augos, ko raksturo kā “mozaīku”. Tas ir pirmais vīruss, kas tika identificēts un aprakstīts dabā, notikumi, kas notika no 1800. gadu beigām līdz 1900. gadu sākumam, tas ir, vairāk nekā pirms gadsimta.

Tabakas mozaīkas vīrusa elektronu mikrogrāfs (Avots: nav sniegts mašīnlasāms autors. Chb pieņemts (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām). / Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Tiek lēsts, ka tabakas zudumi, ko izraisa tabakas mozaīkas vīruss, ir aptuveni 1%, jo tiek kultivēti arvien izturīgāki augi. Tomēr citas kultūras, piemēram, tomāti, TMV izraisītās slimības dēļ zaudē vairāk nekā 20%.

Viena no galvenajām agronomiskajām problēmām, kas saistītas ar šo vīrusu, ir saistīta ar faktu, ka tas var dzīvot pat tad, kad augs, kas to mājo, mirst, un turklāt tas uztur augstu temperatūru, lai to izvadītu no ražas vai no siltumnīca ir diezgan izaicinoša.

Neskatoties uz to, tabakas mozaīkas vīruss ir izrādījies ļoti noderīgs, jo:

- Simboliskais un didaktiskais modelis, lai atklātu galvenās pazīmes, kas nosaka vīrusus

- Prototips parazītu saimniekaugu, īpaši tabakas, bioloģijas izpētei

- Rīks patogēnu un saimnieku mijiedarbības un šūnu tirdzniecības izpētei

- Biotehnoloģisks rīks tabakas farmaceitiski nozīmīgu olbaltumvielu ekspresijai.

Atklājums

Kopš tās identificēšanas tabakas mozaīkas vīrusam bija transcendentāla loma virusoloģijas lauka izveidē, jo tas bija pirmais vīruss, kurš identificēts un aprakstīts vēsturē.

Viss sākās 1879. gadā, kad vācu lauksaimniecības ķīmiķis Ādolfs Meijers veltīja dažu slimību, kas skāra tabaku, izpētei.

Šis zinātnieks parādīja, ka slimība, kas izraisīja plankumu parādīšanos uz tabakas lapām, no slima auga var tikt pārnesta uz veselīgu, vienkārši berzējot pēdējās lapas ar pirmā ekstraktu.

Meijers to sauca par "tabakas mozaīkas slimību" un sākotnēji uzskatīja, ka etioloģiskajam ierosinātājam (tam, kas to ražoja) ir baktēriju izcelsme, lai gan viņš to nevarēja izolēt vai kultivēt eksperimentāli in vitro.

Tabakas mozaīkas vīrusa struktūra. 1) vienpavediena RNS, 2) kapsazērs vai protomērs, kapsīda CP olbaltumvielu apakšvienība un 3) kapsida struktūra (Avots: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/) 3.0) caur Wikimedia Commons)

Pirmā vīrusa atklāšana

Kredīts par vīrusa daļiņu atklāšanu nonāk Dmitrijam Ivanovskim, krievu mikrobiologam, kurš izmeklēja tabakas mozaīkas slimību laikā no 1887. līdz 1890. gadam, atklājot, ka slimības izraisītājs bija tik mazs, ka tas varēja iziet cauri sīkajām porām. porcelāna filtra, kur baktērijas nevarēja iziet.

Ar šo notikumu Ivanovskis noteica, ka slimības cēlonis ir "filtrējams vīruss", no latīņu vārda "inde" lietojot terminu "vīruss".

Ivanovska darbus vēlāk, 1895. gadā, apstiprināja holandietis Vilems Beijerinks, kurš demonstrēja vīrusa sērijveida pārnešanu (no auga uz augu), izmantojot slimu augu filtrētu sulu.

Beijerinka darbs arī kalpoja, lai pierādītu, ka tas nav vienkārši ķīmisks toksīns, bet drīzāk dzīvs līdzeklis, kas spēj pats atkārtoties.

Laikā no 1927. līdz 1931. gadam Filadelfijas Boyce Thompson institūta zinātnieki Vinsons un Petri koncentrēja vīrusu, izgulsnējot, izmantojot olbaltumvielu attīrīšanai izmantotās metodes.

Vēlāk, 1935. gadā, Stenlijs attīrīja vīrusu un spēja izkristalizēt ļoti aktīvās un infekciozās adatas formas daļiņas, iezīmējot nepieredzētu notikumu, kurā kristāliskā stāvoklī varētu rasties “dzīva” būtne.

Gadus vēlāk, sadarbojoties un strādājot ar daudziem zinātniekiem, tika noteikts, ka tabakas mozaīkas vīruss ir vienas joslas RNS vīruss ar šķiedru izskatu vai morfoloģiju.

raksturojums

- Tas ir vienas joslas RNS vīruss, kura virioni vai vīrusa daļiņas ir stieņa formas

- Tā genomu, kā arī lielāko daļu vīrusu, aizsargā proteīna apvalks

- Tas pieder pie Virgaviridae dzimtas un Tobamovirus ģints

- Tas inficē tabakas augus un arī dažus radniecīgus augus, īpaši naktstauriņus (kartupeļus, tomātus, baklažānus utt.), Pievienojot vairāk nekā 200 iespējamos saimniekus

- Tas ir ārkārtīgi stabils un ilgstoši var palikt uz dažādām virsmām

- Inficētos augos šis vīruss uzkrājas ievērojami augstos titros

- Simptomi, ko tas izraisa slimiem augiem, ir pamanāmi un viegli identificējami

Uzbūve

Tabakas mozaīkas vīruss, kā jau tika minēts, ir vienpavedienu (vienpavedienu) RNS vīruss, kura vīrusa daļiņas ir stieņa formas.

Tabakas mozaīkas vīrusa struktūras vispārinātā shēma, TMV (Avots: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk) Sākotnējais augšupielādētājs bija GrahamColm angļu Wikipedia.derivatīvajā darbā: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Olbaltumvielu apvalks

Katrai vīrusu daļiņai raksturīgo struktūru piešķir olbaltumvielu apvalks, kas izveidots no labās puses olbaltumvielu apakšvienību spirāles, kas pazīstama kā "apvalka proteīns".

Šajā apvalkā ir aptuveni 2130 olbaltumvielu apakšvienības, kas pārvēršas par vīrusu daļiņām, kuru vidējais garums ir 300 nm, diametrs ir 18 nm un dobs centrs ir 2 nm rādiusā, kur genoms aizņem rādiusu tuvu 4 nm.

TMV olbaltumvielu apvalka augšējais skats (Avots: Depozīcijas autori: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K.; Vizualizācijas autors: Lietotājs: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Genoms

Genomiskais RNS tiek novietots starp secīgiem spirāles pagriezieniem, kas veido apvalku, savienojot trīs tā nukleotīdus katrā olbaltumvielu apakšvienībā un tādējādi paliekot pilnībā pārklāti ar olbaltumvielām.

Šis genoms ir 6395 nukleotīdu garš, un tam ir apgriezts 7-metil-guanozīna "pārsegs", kas ir piestiprināts pie tā 5'-gala caur trifosfāta saiti.

TMV genomā kodētā informācija atbilst 4 gēniem, kas kodē 4 dažādus produktus:

- Divi proteīni, kas saistīti ar replikāciju, viens no 126 kDa un otrs no 183 kDa, tieši tulkots no vīrusa RNS

- Kustības proteīns (MP, no angļu valodas Movement Protein) un strukturālais jeb apvalka proteīns (CP, no angļu Coat Protein), kas tiek tulkoti no “subgenomiskām” RNS

Veiksmīga TMV infekcija ietver šo četru daudzfunkcionālo produktu sadarbību ar daudziem saimniekauga šūnu komponentiem, īpaši ar šūnu membrānu un citoskeletu.

Replikācija

Lai saprastu TMV replikācijas mehānismu, ir jāsaprot daži infekcijas ar šo vīrusu aspekti.

Sākotnējā infekcija

TMV iekļūst augā tikai caur mehāniskām brūcēm, kas īslaicīgi "atver" plazmas membrānu vai izraisa pinocitozes gadījumus.

Infekcija var notikt no brūcēm, ko izraisa darbība ar inficētām rokām un ar inficētiem atzarošanas instrumentiem utt., Bet kukaiņi to reti pārnēsā.

Nokļūstot citosolā, vīrusu daļiņas izjauc un atbrīvo savu genomisko RNS, ko šūna atzīst par savu RNS un šim mērķim to pārtulko ar specializētiem citosola enzīmiem.

TMV genoma RNS metil-guanozīna “pārsegs” ir ārkārtīgi svarīgs šajā procesā, jo tas pārvalda “apiet” šūnas “uzraudzības” sistēmu un veicina tās mijiedarbību ar citiem šūnu komponentiem.

Strauji palielinās samontēto vīrusu daļiņu skaits, un tās var atstāt inficēto šūnu un inficēt citas kaimiņu šūnas caur plazmodesmām, kas ir "kanāli", kas savieno šūnas citosolu ar šūnām, kas to ieskauj.

Galu galā vīrusu daļiņas sasniedz auga translokāciju sistēmu, tas ir, ksilēmu un flomo, tādējādi izkliedējot visā augā.

Kā notiek replikācijas process?

Tabakas mozaīkas vīruss izmanto savu genomu kā veidni, lai sintezētu negatīvas komplementāras dzīslas, kuras kalpo kā paraugs liela skaita pozitīvu šķiedru sintēzei.

Šīs veidnes tiek izmantotas arī "subģenomisku" Messenger RNS sintēzei, kas satur MP un CP olbaltumvielu atvērtos lasīšanas ietvarus.

Divām ar replikāciju saistītām olbaltumvielām, kas kodētas TMV genomiskajā RNS, ir metiltransferāzes, helikāzes un RNS atkarīgi RNS polimerāzes domēni.

Šķiet, ka replikācija notiek kompleksā, kas saistīts ar endoplazmatisko retikulāro membrānu, kurā ir šie proteīni, kustības proteīns (MP), vīrusu RNS un citi augu saimniekaugu proteīni.

Simptomi

Tabakas mozaīkas vīrusa simptomi dažādās augu sugās ir ļoti atšķirīgi. Citiem vārdiem sakot, tie ir ļoti atkarīgi no saimniekauga veida un, turklāt, no vīrusa celma, auga ģenētiskā "fona" un vides apstākļiem, kur tas atrodams.

Ar TMV inficētas tabakas auga lapas fotogrāfija (Avots: RJ Reinoldsa tabakas izstrādājumu uzņēmuma slaidu komplekts / publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Simptomi parasti parādās apmēram 10 dienas pēc sākotnējās inficēšanās, un tie ir:

- Brūnu vai dzeltenīgu plankumu izskats ar mozaīkas veida matronu uz lapu asmeņiem

- nekroze

- apdullināta izaugsme

- lapu čokurošanās

- audu dzelte

- Zema raža augļu ražošanā un pat bojātu un deformētu augļu parādīšanās

- Augļu nogatavošanās kavēšanās

- augļu krāsa nav vienāda (īpaši tomātu)

Atsauces

1. Butlers, PJG (1999). Tabakas mozaīkas vīrusa pašsavienošanās: starpprodukta loma gan specifiskuma, gan ātruma radīšanā. Londonas Karaliskās biedrības filozofiskie darījumi. B sērija: Biological Sciences, 354 (1383), 537–550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). Tabakas mozaīkas vīrusa replikācijas un pārvietošanās šūnu bioloģija. Robežas augu zinātnē, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Tabakas mozaīkas vīrusa simptomi, pārnešana un pārvaldība. Lauksaimnieku nedēļa, 2017. gads (17014), 60. – 61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Nobela prēmijas laureāti atklāj infekcijas slimības. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Augu patoloģijas mācība: tabakas mozaīkas vīruss. Augu veselības instruments.
6. Scholthof, KBG (2004). Tabakas mozaīkas vīruss: parauga sistēma augu bioloģijai. Annu. Phytopathol., 42, 13-34.