TABAKO MOZAIKOS VIRUSAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, REPLIKACIJA - BIOLOGIJA - 2025

Iš mozaikos iš uostomasis virusas ( TMV , anglų tabako mozaikos virusas) yra augalas RNR virusas, kuris sukelia rudų dėmių atsiradimo ant augalai uostomasis lapų ir kitų kultūrų ekonominio intereso, pavyzdžiui, pomidorai ir kitos Solanaceae.

Jo pavadinimas kilęs iš dėmių, kurias sukelia užkrėsti augalai, modelio, kuris apibūdinamas kaip „mozaika“. Tai yra pirmasis virusas, kuris buvo identifikuotas ir aprašytas gamtoje, įvykiai, įvykę nuo 1800-ųjų pabaigos iki 1900-ųjų pradžios, tai yra daugiau nei prieš šimtmetį.

Tabako mozaikos viruso elektroninis mikrografas (Šaltinis: nepateiktas mašininio skaitymo autorius. Chb prielaida (remiantis autorių teisių pretenzijomis). / Viešoji nuosavybė, per „Wikimedia Commons“)

Manoma, kad tabako nuostoliai, kuriuos sukelia tabako mozaikos virusas, yra maždaug 1%, nes auginami vis atsparesni augalai. Tačiau dėl kitų augalų, pavyzdžiui, pomidorų, dėl TMV sukeltos ligos patiriama daugiau kaip 20% nuostolių.

Viena iš pagrindinių su šiuo virusu susijusių agronominių problemų yra susijusi su tuo, kad jis gali gyventi net mirus nuo jo priglobimo augalo, be to, kad jis atlaiko aukštą temperatūrą, todėl jį pašalina iš pasėlių ar kitų augalų. šiltnamis yra gana sudėtingas.

Nepaisant to, pasirodė, kad tabako mozaikos virusas yra labai naudingas, nes:

- Simbolinis ir didaktinis modelis, skirtas atskleisti pagrindines virusus apibūdinančias savybes

- Prototipas augalų parazitų šeimininko, ypač tabako, biologijai ištirti

- Patogenų ir šeimininkų sąveikos ir prekybos ląstelėmis tyrimo priemonė

- Biotechnologinė priemonė farmaciniu požiūriu svarbių baltymų raiškai tabake.

Atradimas

Nuo to laiko, kai tabako mozaikos virusas buvo identifikuotas, jis turėjo transcendentinį vaidmenį nustatant virusologijos sritį, nes tai buvo pirmasis viruso aptiktas ir aprašytas istorijoje.

Viskas prasidėjo 1879 m., Kai vokiečių žemės ūkio chemikas Adolfas Meyeris paskyrė tam tikrų tabako paveiktų ligų tyrimus.

Šis mokslininkas parodė, kad liga, sukėlusi dėmių atsiradimą ant tabako lapų, gali būti perduota iš sergančio augalo sveikam, tiesiog įtrinant pastarojo lapus pirmojo ekstraktu.

Meyeris tai pavadino „mozaikine tabako liga“ ir iš pradžių manė, kad etiologinis agentas (kuris jį sukūrė) yra bakterinės kilmės, nors jis negalėjo jo nei išskirti, nei auginti eksperimento būdu in vitro.

Tabako mozaikos viruso struktūra. 1) viengrandė RNR, 2) kappsomeras arba protomeras, kapsido CP baltymo subvienetas ir 3) kapsiido struktūra (Šaltinis: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/) 3.0) per „Wikimedia Commons“)

Pirmojo viruso atradimas

Kreditas už viruso dalelių atradimą atitenka Dmitrijui Ivanovskiui, Rusijos mikrobiologui, kuris 1887–1890 metais ištyrė tabako mozaikos ligą. Jis nustatė, kad sukėlėjas yra toks mažas, kad gali praeiti pro mažas poras. porceliano filtro, kur bakterijos negalėjo praeiti.

Šiuo įvykiu Ivanovskis nustatė, kad liga kilo dėl „filtruojamo viruso“, iš lotyniško žodžio „nuodai“ vartojant terminą „virusas“.

Vėliau, 1895 m., Ivanovskio darbus patvirtino olandas Willemas Beijerinckas, kuris pademonstravo nuoseklų viruso perdavimą (iš augalų į augalus), naudodamas filtruojamą sergančių augalų sultis.

Beijerincko darbas taip pat padėjo įrodyti, kad tai nebuvo tik cheminis toksinas, o veikiau gyvas agentas, galintis savarankiškai daugintis.

Nuo 1927 iki 1931 m. Du Boyce Thompsono instituto Filadelfijoje mokslininkai, Vinsonas ir Petri, virusą sukoncentravo nusodindami, naudodami baltymų gryninimo metodus.

Vėliau, 1935 m., Stenlis išgrynino virusą ir sugebėjo išsikristalizuoti labai aktyvias ir užkrečiamas adatos formos daleles, pažymėdamas precedento neturintį įvykį, kai kristalinėje būsenoje galėjo atsirasti „gyvas“ darinys.

Po daugelio mokslininkų bendradarbiaujant ir dirbant metams buvo nustatyta, kad tabako mozaikos virusas yra vienos juostos RNR virusas, turintis gijinę išvaizdą ar morfologiją.

charakteristikos

- Tai vienos juostos RNR virusas, kurio virionai ar viruso dalelės yra lazdelės formos

- Jo genomą, kaip ir daugumą virusų, saugo baltymų apvalkalas

- Tai priklauso Virgaviridae šeimai ir Tobamoviruso genčiai

- Jis užkrečia tabako augalus, taip pat kai kuriuos susijusius augalus, ypač nakvišus (bulves, pomidorus, baklažanus ir kt.), Pridedant daugiau nei 200 šeimininkų

- Jis yra ypač stabilus ir ilgą laiką gali būti ant skirtingų paviršių

- Užkrėstuose augaluose šis virusas kaupiasi žymiai aukštuose titruose

- Simptomai, kuriuos jis sukelia sergantiems augalams, yra pastebimi ir lengvai atpažįstami

Struktūra

Tabako mozaikos virusas, kaip minėta, yra vienos grandinės (vienos grandinės) RNR virusas, kurio viruso dalelės yra lazdelės formos.

Bendroji tabako mozaikos viruso struktūros schema, TMV (Šaltinis: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk) Originalus įkėlėjas buvo GrahamColm angliškoje Vikipedijoje. Išvestinis darbas: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) per „Wikimedia Commons“)

Baltymų danga

Būdingą kiekvienos virusinės dalelės struktūrą suteikia baltymo apvalkalas, sudarytas iš dešinės rankos spiralės baltymo, vadinamo „apvalkalo baltymu“, subvienetų.

Šis apvalkalas turi apytiksliai 2130 baltymų subvienetų, kurie virsta viruso dalelėmis, kurių vidutinis dydis yra 300 nm, skersmuo 18 nm, o tuščiaviduris - 2 nm spindulio centras, kur genomas užima spindulį, artimą 4 nm.

Viršutinis TMV baltymo apvalkalo vaizdas (Šaltinis: depozito autoriai: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K.; Vizualizacijos autorius: Vartotojas: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) per „Wikimedia Commons“)

Genomas

Genominė RNR dedama tarp vienas po kito einančių spiralės apsisukimų, sudarančių apvalkalą, sujungiant tris jo nukleotidus į kiekvieną baltymo subvienetą ir tokiu būdu liekant visiškai uždengtam baltymu.

Šis genomas yra 6395 nukleotidų ilgio ir turi apverstą 7-metil-guanozino „gaubtą“, pritvirtintą prie savo 5 ’galo per trifosfato jungtį.

TMV genome užkoduota informacija atitinka 4 genus, koduojančius 4 skirtingus produktus:

- Du baltymai, susiję su replikacija, vienas 126 kDa, o kitas 183 kDa, tiesiogiai pernešamas iš viruso RNR

- Judėjimo baltymai (MP, iš angliško „Movement Protein“) ir struktūriniai arba apvalkalo baltymai (CP, iš angliško „Coat Protein“), kurie yra verčiami iš „subgenominių“ RNR

Sėkminga TMV infekcija apima šių keturių daugiafunkcinių produktų bendradarbiavimą su daugeliu ląstelinių šeimininko augalų komponentų, ypač su ląstelės membrana ir citoskeletu.

Replikacija

Norint suprasti TMV replikacijos mechanizmą, būtina suprasti kai kuriuos šio viruso užkrėtimo aspektus.

Pradinė infekcija

TMV patenka į augalą tik per mechanines žaizdas, kurios laikinai „atidaro“ plazmos membraną arba sukelia pinocitozės įvykius.

Infekcija gali kilti dėl žaizdų, susidariusių dirbant su užkrėstomis rankomis, per užkrėstus genėjimo instrumentus ir kt., Tačiau vabzdžiai ją perduoda retai.

Patekę į citozolį, viruso dalelės išardo ir atpalaiduoja savo genominę RNR, kurią ląstelė atpažįsta kaip savo RNR ir tam tikslui perkelia specializuoti citozoliniai fermentai.

TMV genominės RNR metilo guanozino „gaubtas“ yra nepaprastai svarbus šiam procesui, nes jis sugeba „apeiti“ ląstelės „stebėjimo“ sistemą ir skatinti jos sąveiką su kitais ląstelės komponentais.

Surinktų viruso dalelių skaičius sparčiai didėja, ir jos gali palikti užkrėstą ląstelę ir užkrėsti kitas kaimynines ląsteles per plazmodesmatą, kuri yra „kanalas“, jungiantis ląstelės citozolį su ją supančiomis ląstelėmis.

Galų gale viruso dalelės pasiekia augalo translokacijos sistemą, tai yra ksilemą ir floemą, taigi pasiskirsto visame augale.

Kaip vyksta replikacijos procesas?

Tabako mozaikos virusas naudoja savo genomą kaip šabloną sintetinti neigiamas papildomas gijas, kurios tarnauja kaip šablonas daugelio teigiamų sruogų sintezei.

Šie šablonai taip pat naudojami „subgenominių“ pasiuntinių RNR, turinčių atvirus MP ir CP baltymų skaitymo rėmus, sintezei.

Du su replikacija susiję baltymai, užkoduoti TMV genominėje RNR, turi metiltransferazės, helikazės ir RNR priklausomus RNR polimerazės domenus.

Panašu, kad replikacija vyksta komplekse, susijusiame su endoplazmine tinklainės membrana, kurioje yra šie baltymai, judėjimo baltymas (MP), viruso RNR ir kiti augalų šeimininko baltymai.

Simptomai

Tabako mozaikos viruso simptomai įvairiose augalų rūšyse labai skiriasi. Kitaip tariant, jie labai priklauso nuo augalo šeimininko rūšies ir, be to, nuo viruso padermės, genetinio augalo „fono“ ir aplinkos sąlygų, kuriose jis randamas.

Tabako augalų lapų, užkrėstų TMV, nuotrauka (šaltinis: „RJ Reynolds Tobacco Company“ skaidrių rinkinys / viešoji nuosavybė, „Wikimedia Commons“)

Simptomai paprastai atsiranda praėjus maždaug 10 dienų po pirminės infekcijos ir yra šie:

- Rudos arba gelsvos dėmės su mozaika panašiu matronu atrodo ant lapų ašmenų

- nekrozė

- Stulbinamas augimas

- Lapų garbanojimas

- Audinių pageltimas

- Mažas derlius auginant vaisius ir net pažeistų ir deformuotų vaisių išvaizda

- Vėluojamas vaisių nokinimas

- Vaisių spalva nevienoda (ypač pomidorų)

Nuorodos

1. Butleris, PJG (1999). Tabako mozaikos viruso savimonė: tarpinio užpildo vaidmuo sukuriant specifiškumą ir greitį. Filosofiniai Londono karališkosios draugijos sandoriai. B serija: Biologiniai mokslai, 354 (1383), 537–550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). Tabako mozaikos viruso replikacijos ir judėjimo ląstelių biologija. Augalų mokslo ribos, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Tabako mozaikos viruso simptomai, perdavimas ir valdymas. „Valstiečių savaitraštis“, 2017 (17014), 60–61.
4. Rifkind, D., ir Freeman, G. (2005). Nobelio premijos laureatų užkrečiamųjų ligų atradimai. Elsevier.
5. Scholthofas, KBG (2000). Augalų patologijos pamokos: tabako mozaikos virusas. Augalų sveikatos instrumentas.
6. Scholthofas, KBG (2004). Tabako mozaikos virusas: pavyzdinė augalų biologijos sistema. Annu. Phytopathol., 42, 13-34.