✖


Jump to content

Вирус мозаики цветной капусты

(Перенаправлено с промоутера CaMV 35S )
Вирус мозаики цветной капусты
Классификация вирусов Изменить эту классификацию
(без рейтинга): Вирус
Область : Рибовирия
Королевство: Паранавиры
Тип: Артвервирикота
Сорт: Ревтравирицеты
Заказ: Ортервирусы
Семья: Каулимовирусиды
Род: каулимовирус
Разновидность:
Вирус мозаики цветной капусты

Вирус мозаики цветной капусты ( CaMV ) является представителем рода Caulimovirus , одного из шести родов семейства Caulimoviridae , которые являются параретровирусами , поражающими растения . [1] Параретровирусы реплицируются посредством обратной транскрипции , как и ретровирусы , но вирусные частицы содержат ДНК вместо РНК . [2]

Определение

[ редактировать ]
Вид тли Myzus persicae

Вирус мозаики цветной капусты (CaMV) относится к семейству Caulimoviridae . Это семейство сгруппировано вместе с Belpaoviridae , Metaviridae , Pseudoviridae и Retroviridae (все из которых вместо этого имеют геном РНК, реплицируемый через промежуточную ДНК) в отряде Ortervirales ; Hepadnaviridae , несмотря на наличие ДНК - генома, реплицируемого через промежуточную РНК (например, Caulimoviridae ), имеют более отдаленное родство и принадлежат к отдельному отряду Blubervirales (оба порядка относятся к одному и тому же классу Revtraviricetes ).

CaMV инфицирует в основном растения семейства Brassicaceae (такие как цветная капуста и репа), но некоторые штаммы CaMV (D4 и W260) также способны инфицировать виды пасленовых родов Datura и Nicotiana . CaMV вызывает различные системные симптомы, такие 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. [3]

CaMV передается нециркуляционным путем такими видами тли, как Myzus persicae . [4] Попав в растительную клетку-хозяина, вирионы мигрируют в ядерную оболочку растительной клетки.

Структура

[ редактировать ]

Частица CaMV представляет собой икосаэдр диаметром 52 нм, построенный из 420 субъединиц капсидного белка (CP), расположенных триангуляцией T = 7, которая окружает заполненную растворителем центральную полость. [5] [6]

CaMV содержит кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК длиной около 8,0 тыс. нуклеотидов, прерываемую разрывами, возникающими в результате действия РНКазы H во время обратной транскрипции. Эти разрывы происходят от Met-тРНК и двух праймеров РНК, используемых в обратной транскрипции. После проникновения в клетку-хозяина эти одноцепочечные «разрывы» в вирусной ДНК восстанавливаются, образуя сверхспиральную молекулу, которая связывается с гистонами. Эта ДНК транскрибируется в полноразмерную, терминально избыточную 35S РНК и субгеномную 19S РНК.

Геном

[ редактировать ]

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 он менее эффективен для однодольных растений, особенно для злаков. Различия в поведении, вероятно, обусловлены различиями в качестве и/или количестве регуляторных факторов. Недавнее исследование показало, что промотор CaMV 35S также функционален в некоторых клетках животных, хотя используемые элементы промотора отличаются от элементов 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 на животных. [7]

Промотор был назван промотором CaMV 35S («промотор 35S»), поскольку коэффициент седиментации вирусного транскрипта, экспрессия которого естественным образом обусловлена ​​этим промотором, равен 35S. Это один из наиболее широко используемых конститутивных промоторов общего назначения. Он был обнаружен в начале 1980-х годов Чуа и его сотрудниками из Университета Рокфеллера .

35S РНК особенно сложна и содержит высокоструктурированную лидерную последовательность длиной 600 нуклеотидов с шестью-восемью короткими открытыми рамками считывания (ORF). [8] [9] [10]

Геномная карта CaMV

За этим лидером следуют семь плотно расположенных и 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 фактором инициации эукариот eIF3. [11]

  • ORF I – P1: белок движения ( P03545 )
  • ORF II – P2: фактор передачи тлей/насекомых ( P03548 )
  • ORF III – P3: вирион-ассоциированный белок (VAP, P03551 ): структурный белок, возможности связывания ДНК.
  • ORF IV – P4: капсидный белок (CP, P03542 )
  • ORF V – P5: про-пол ( P03554 ): протеаза, бифункциональная обратная транскриптаза и РНКазаH.
  • ORF VI – P6: трансактиватор/вироплазмин ( P03559 ): образование телец включения/торговля; возможно другие функции (см. текст)
  • ORF VII/VIII – неизвестно (по всей видимости, при заражении требуется примечание, Q83163 , Q83164 )

Было показано , что в дополнение к своим функциям, связанным с трансляционной активацией и образованием телец включения , P6 взаимодействует с рядом других белков CaMV, таких как P2 и P3, что позволяет предположить, что он также может в некоторой степени способствовать сборке вируса и опосредованной тлей. передача инфекции. Кроме того, было показано, что P6 связывается с P7; исследование взаимодействия между ними может помочь выяснить пока неизвестную функцию P7. [12]

Другая функция P6 включает модификацию хозяина, НЕ ЭКСПРЕССОРА ПАТОГЕНЕЗА 1 ( NPR1 ) во время инфекции. NPR1 является важным регулятором передачи сигналов, зависимой от салициловой кислоты (SA) и жасмоновой кислоты (JA), и наиболее тесно связан с перекрестными помехами между ними. Модификация NPR1 служит для ингибирования защитных реакций 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 СК необходим активный NPR1, это приводит к дальнейшему истощению СК. В то время как регуляция SA-зависимой передачи сигналов с помощью P6-модифицированного NPR1 локализована в ядре, регуляция JA-зависимой передачи сигналов носит цитоплазматический характер и включает путь COI1. В отличие от SA, JA-зависимая передача сигналов увеличивается в присутствии модифицированного NPR1. [13]

Репликация

[ редактировать ]
Схема, изображающая этапы репликации генома вируса мозаики цветной капусты (CaMV). ДНК изображена синим цветом, а РНК (включая тРНК) — красным. Более подробную информацию см. в тексте.
A diagram depicting the steps in the genome replication of Cauliflower Mosaic Virus (CaMV). DNA is depicted in blue and RNA (including the tRNA) is depicted in red See text for more details.

CaMV реплицируется путем обратной транскрипции:

  1. Вирусные частицы проникают в растительную клетку и находятся в неинкапсидированном виде. На этой стадии вирусная ДНК состоит из трех фрагментов: один на –-цепи (α) и два на +-цепи (β и γ), которые несовершенно собраны в кольцевой геном с тремя пробелами или разрывами (D1, D2 и D3). ).
  2. Вирусная ДНК поступает в ядро , где разрывы заполняются. На этом этапе вирусная ДНК также связывается с гистонами хозяина , образуя минихромосому (не показана).
  3. хозяина ДНК-зависимая РНК-полимераза транскрибирует с промотора 35S по всему вирусному геному, превосходя промотор 35S. (При этом в полученной РНК создаются две копии промотора 35S.) Транскрипция также инициируется с промотора 19S (не показано).
  4. Вирусные РНК переходят в цитоплазму хозяина , где они транскрибируются.
  5. 3'-конец тРНК fMet отжигается с сайтом, соответствующим разрыву 1 (D1) вблизи 5'-конца 35S РНК.
  6. тРНК fMet запускает синтез новой α-цепи с помощью вирусной обратной транскриптазы (кодируемой ORF V).
  7. РНКаза H удаляет РНК из дуплекса ДНК-РНК, оставляя ДНК.
  8. Эта новая ДНК связывает промотор 35S на 3'-конце матрицы РНК, и синтез α-цепи ДНК продолжается, а РНКаза H продолжает разрушать комплекс РНК с ДНК.
  9. Синтез α-цепи завершается. Активность РНКазы H обнажает богатые пуринами области в положении разрыва 3 (D3), что запускает синтез γ-цепи ДНК.
  10. Активность РНКазы H обнажает богатые пуринами области в положении разрыва 2 (D2), что запускает синтез β-цепи ДНК. Когда новая γ-цепь ДНК достигает 5'-конца новой α-цепи, она переключается на 5'-конец новой α-цепи, воссоздавая разрыв 1 (D1). Когда новая γ-цепь ДНК достигает 5'-конца новой β-цепи, она вытесняет праймер и часть вновь синтезированной β-цепи, что приводит к восстановлению разрыва 2 (D2). Когда новая β-цепь ДНК достигает 5'-конца новой γ-цепи, она вытесняет праймер и часть вновь синтезированной γ-цепи, что приводит к восстановлению разрыва 3 (D3).

На этом этапе новый вирусный геном может быть либо упакован в капсиды и высвобожден из клетки, либо перенесен с помощью белков движения в соседнюю, неинфицированную клетку. [14]

Промотор вируса мозаики цветной капусты (CaMV 35S) используется в большинстве трансгенных культур для активации чужеродных генов, искусственно вставленных в растение-хозяин. Он вводится в трансгенные растения в форме, отличной от той, которая присутствует в 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 длиной около 8 т.п.н. и производит сферические частицы. Инфекции CaMV носят системный характер, и даже его ДНК заразна при инокуляции на истертые поверхности растений. Геном CaMV имеет 8 плотно упакованных генов, из которых только два небольших гена, гены II и VII, не являются существенными; в результате только эти два гена могут быть заменены/удалены без потери инфекционности. Кроме того, модифицированные геномы CaMV, превышающие размер природного генома (8024 п.н.) даже на несколько сотен п.н., не упаковываются в вирионы. Эти два фактора серьезно ограничивают размер вставки ДНК, которую можно клонировать в CaMV. Ген бактериальной дигидрофолатредуктазы DHFR был успешно клонирован в геном CaMV вместо гена II и успешно экспрессирован в растениях.

Молекулярные механизмы вектор-опосредованной передачи CaMV

[ редактировать ]

Вирус приобретается от инфицированного хозяина во время питания тлей-переносчиком. Для возникновения трансмиссивный комплекс состоит из вирионов и белка P2, расположенных в стилетах вектора. N-концевой домен P2 распознает белковый рецептор, расположенный на кончике стилета, а C-концевой домен P2 связывается с декорированными P3 вирионами. [15]

Трансмиссивный комплекс CaMV

Способ захвата вектором контролируется тканеспецифичной и внутриклеточной локализацией P2. Этот белок содержится только в клетках эпидермиса и паренхимы. Более того, в этих клетках Р2 локализован в одиночных вирусных электронно-прозрачных тельцах включения (ELIB). [16] В клетках-хозяевах вирусные белки P2 и P3 сначала производятся на многочисленных вирусных фабриках (электронно-плотные тельца включения), а затем экспортируются и совместно локализуются с микротрубочками, прежде чем концентрироваться в ELIB. CaMV специально использует микротрубочки для формирования трансмиссивного тела и, таким образом, обеспечивает векторную передачу. [17] Полная молекулярная характеристика и изучение этого вируса в дальнейшем не проводились.

Уклонение от защиты растений

[ редактировать ]

Вирус мозаики цветной капусты обладает рядом механизмов, которые позволяют ему противодействовать защите клеток растения-хозяина. Хотя прегеномная 35S РНК отвечает за репликацию генома с помощью обратной транскриптазы, 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 небольшими механизмами вирусного молчания на основе РНК, которые служат для ограничения вирусной инфекции. Продукты вышеупомянутой последовательности длиной 600 п.н. представляют собой вирусные малые РНК (vsRNA) длиной 21, 22 и 24 нуклеотида, которые служат ловушками, связывающими и инактивирующими эффекторами механизмов подавления активности хозяина, таких как Argonaute 1 ( AGO1 ). В качестве доказательства принципа экспериментальная сверхэкспрессия этих всРНК позволяет увеличить накопление вируса в инфицированных растениях. [18]

Опасения по поводу использования промотора 35S CaMV в трансгенных растениях

[ редактировать ]

В начале 2010-х годов были высказаны некоторые опасения по поводу использования промотора 35S CaMV для экспрессии в трансгенных растениях, поскольку существует перекрытие последовательностей между этим промотором и кодирующими последовательностями P6. Пятьдесят четыре трансгенных объекта, сертифицированных для выпуска в США, содержат до 528 п.о. ORF VI (кодирующего C-концевые домены P6). [19] Поскольку P6 представляет собой многофункциональный белок, полный спектр функций которого неизвестен, существуют некоторые опасения, что экспрессия одного или нескольких его доменов может иметь непредвиденные последствия в трансгенных организмах. Недавние исследования попытались определить, какая длина промотора 35S CaMV имеет наименьшую вероятность непреднамеренного образования доменов P6, сохраняя при этом полную активность промотора. Как и следовало ожидать, использование более коротких промоторов уменьшает количество включенных доменов P6, а также снижает вероятность нежелательных эффектов. [19]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Прингл, CR. (1999). «Таксономия вирусов - 1999 г. Универсальная система таксономии вирусов, обновленная с учетом новых предложений, ратифицированных Международным комитетом по таксономии вирусов в 1998 г.» . Арх Вирол . 144 (2): 421–9. дои : 10.1007/s007050050515 . ПМК   7086988 . ПМИД   10470265 .
  2. ^ Ротни, ХМ; Чапделейн, Ю.; Хон, Т. (1994). Параретровирусы и ретровирусы: сравнительный обзор вирусной структуры и стратегий экспрессии генов . Достижения в области исследования вирусов. Том. 44. стр. 1–67. дои : 10.1016/s0065-3527(08)60327-9 . ISBN  9780120398447 . ПМИД   7817872 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
  3. ^ Халифа, М.; Массе, Д.; Блан, С.; Друкер, М. (январь 2010 г.). «Оценка минимального времени репликации вируса мозаики цветной капусты у разных хозяев» . Вирусология . 396 (2): 238–45. дои : 10.1016/j.virol.2009.09.032 . ПМИД   19913268 .
  4. ^ Браулт, В.; Узест, М.; Монсион, Б.; Жако, Э.; Уайт, С. (2010). «Тля как транспортное средство для вирусов растений» . Биологические отчеты . 333 (6–7): 524–38. дои : 10.1016/j.crvi.2010.04.001 . ПМИД   20541164 .
  5. ^ Ченг, Р.Х.; Олсон, Нью-Хэмпшир; Бейкер, ТС. (февраль 1992 г.). «Вирус мозаики цветной капусты: субъединица 420 (Т = 7), многослойная структура» . Вирусология . 186 (2): 655–68. дои : 10.1016/0042-6822(92)90032-к . ПМК   4167691 . ПМИД   1733107 .
  6. ^ Хаас, М.; Бюро, М.; Гельдрейх, А.; Йот, П.; Келлер, М. (ноябрь 2002 г.). «Вирус мозаики цветной капусты: все еще в новостях» . Мол Плант Патол . 3 (6): 419–29. дои : 10.1046/j.1364-3703.2002.00136.x . ПМИД   20569349 .
  7. ^ Тепфер, М.; Гобер, С.; Леру-Койо, М.; Принц, С.; Удебин, LM. (2004). «Транзиторная экспрессия в клетках млекопитающих трансгенов, транскрибируемых с промотора 35S вируса мозаики цветной капусты» (PDF) . Ресурсы по биобезопасности Environ . 3 (2): 91–7. doi : 10.1051/ebr:2004010 . ПМИД   15612506 .
  8. ^ Фюттерер, Дж.; Гордон, К.; Бонневиль, JM; Санфасон, Х.; Пизан, Б.; Пенсвик, Дж.; Хон, Т. (сентябрь 1988 г.). «Ведущая последовательность большой РНК каулимовируса может быть свернута в большую структуру «стебель-петля»» . Нуклеиновые кислоты Рез . 16 (17): 8377–90. дои : 10.1093/нар/16.17.8377 . ПМЦ   338565 . ПМИД   3419922 .
  9. ^ Пуггин, ММ; Хон, Т.; Фюттерер, Дж. (май 1998 г.). «Принудительная эволюция показывает важность короткой открытой рамки считывания A и вторичной структуры лидера 35S РНК вируса мозаики цветной капусты» . Дж Вирол . 72 (5): 4157–69. doi : 10.1128/JVI.72.5.4157-4169.1998 . ПМК   109645 . ПМИД   9557705 .
  10. ^ Хеммингс-Мещак, М.; Стегер, Г.; Хон, Т. (апрель 1997 г.). «Альтернативные структуры лидера 35 S РНК вируса мозаики цветной капусты: значение для вирусной экспрессии и репликации». Дж Мол Биол . 267 (5): 1075–88. дои : 10.1006/jmbi.1997.0929 . ПМИД   9150397 .
  11. ^ Парк, HS.; Химмельбах, А.; Браунинг, Канзас; Хон, Т.; Рябова, ЛА. (сентябрь 2001 г.). «Фактор реинициации вируса растения взаимодействует с механизмом трансляции хозяина» . Клетка . 106 (6): 723–33. дои : 10.1016/S0092-8674(01)00487-1 . ПМИД   11572778 . S2CID   14384952 .
  12. ^ Лутц, Л.; Райхи, Г.; Лейснер, С.М. (декабрь 2012 г.). «Основной белок тела включения вируса мозаики цветной капусты взаимодействует с фактором передачи тли, вирион-ассоциированным белком и продуктом гена VII» . Вирус Рес . 170 (1–2): 150–3. doi : 10.1016/j.virusres.2012.08.017 . ПМЦ   4215633 . ПМИД   22982205 .
  13. ^ С любовью, Эй Джей; Джери, К.; Лэрд, Дж.; Карр, К.; Юн, Б.В.; Лоук, Дж.; Тада, Ю.; Саданандом, А.; Милнер, Дж.Дж. (2012). «Белок P6 вируса мозаики цветной капусты ингибирует сигнальные реакции на салициловую кислоту и регулирует врожденный иммунитет» . ПЛОС ОДИН . 7 (10): е47535. Бибкод : 2012PLoSO...747535L . дои : 10.1371/journal.pone.0047535 . ПМЦ   3469532 . ПМИД   23071821 .
  14. ^ Лалиберте, Ж.Ф.; Санфасон, Х. (2010). «Клеточное ремоделирование при заражении вирусом растений». Анну Рев Фитопатол . 48 : 69–91. doi : 10.1146/annurev-phyto-073009-114239 . ПМИД   20337516 .
  15. ^ Хох, Ф.; Узест, М.; Друкер, М.; Плиссон-Частан, К.; Брон, П.; Блан, С.; Дюма, К. (май 2010 г.). «Структурное понимание молекулярных механизмов передачи вируса мозаики цветной капусты насекомыми-переносчиками» . Дж Вирол . 84 (9): 4706–13. дои : 10.1128/JVI.02662-09 . ПМЦ   2863735 . ПМИД   20181714 .
  16. ^ Мартиньер, А.; Занкарини, А.; Друкер, М. (июнь 2009 г.). «Передача вируса мозаики цветной капусты тлей: роль растения-хозяина» . Поведение сигнала объекта . 4 (6): 548–50. дои : 10.4161/psb.4.6.8712 . ПМЦ   2688309 . ПМИД   19816139 .
  17. ^ Мартиньер, А.; Гаргани, Д.; Узест, М.; Лотреду, Н.; Блан, С.; Друкер, М. (апрель 2009 г.). «Роль растительных микротрубочек в формировании специфичных для передачи телец включения вируса мозаики цветной капусты» . Плант Дж . 58 (1): 135–46. дои : 10.1111/j.1365-313X.2008.03768.x . ПМЦ   2688309 . ПМИД   19077170 .
  18. ^ Блевинс, Т.; Раджешваран, Р.; Арэггер, М.; Бора, Британская Колумбия; Щепетильников М.; Баерлохер, Л.; Фаринелли, Л.; Майнс, Ф.; и др. (июль 2011 г.). «Массовое производство малых РНК из некодирующей области вируса мозаики цветной капусты для защиты растений и противовирусной защиты» . Нуклеиновые кислоты Рез . 39 (12): 5003–14. дои : 10.1093/nar/gkr119 . ПМК   3130284 . ПМИД   21378120 .
  19. ^ Jump up to: а б Подевин Н.; дю Жарден, П. (2012). «Возможные последствия перекрытия между областями промотора 35S CaMV в используемых векторах трансформации растений и вирусным геном VI в трансгенных растениях» . Продукты питания из ГМ-культур . 3 (4): 296–300. дои : 10.4161/gmcr.21406 . ПМИД   22892689 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cauliflower_mosaic_virus&oldid=1186590267"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 829012f5bff0498016195ef158568005__1700795580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/82/05/829012f5bff0498016195ef158568005.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cauliflower mosaic virus - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)