Введение

Вид вируса

Вирус мозаики цветной капусты (CaMV) относится к роду Caulimovirus, одному из шести родов в семействе Caulimoviridae – параретровирусов, заражающих растения. Параретровирусы размножаются посредством обратной транскрипции, подобно ретровирусам, однако вирусные частицы содержат ДНК, а не РНК.

Определение

Вирус мозаики цветной капусты (CaMV) относится к семейству Caulimoviridae. Это семейство объединено с Belpaoviridae, Metaviridae, Pseudoviridae и Retroviridae (все из которых имеют геном РНК, реплицируемый через ДНК-промежуточный продукт) в порядке Ortervirales; Hepadnaviridae, несмотря на наличие генома ДНК, реплицируемого через РНК-промежуточный продукт (как и Caulimoviridae), более отдалённо связаны и принадлежат к отдельному порядку Blubervirales (оба порядка относятся к одному классу, Revtraviricetes). CaMV заражает преимущественно растения семейства Brassicaceae (например, цветную капусту и репу), но некоторые штаммы CaMV (D4 и W260) также способны заражать виды Solanaceae родов Datura и Nicotiana. CaMV вызывает разнообразные системные симптомы, такие как мозаичность, некротические пятна на листьях, угнетение роста и деформация общей структуры растения. Проявление симптомов варьируется в зависимости от штамма вируса, экотипа хозяина и условий окружающей среды. CaMV передаётся не через сосудистую систему, а, например, тлями вида Myzus persicae. Попав в клетку растения-хозяина, вирионы мигрируют к ядерной оболочке растительной клетки.

Структура

Частица CaMV представляет собой икосаэдр диаметром 52 нм, построенный из 420 капсидных белковых (CP) субъединиц, расположенных с триангуляцией T = 7, окружающих заполненную растворителем центральную полость. CaMV содержит круговую двухцепочечную молекулу ДНК размером около 8,0 килобаз, прерываемую разрывами, возникающими в результате действия РНКазы H во время обратной транскрипции. Эти разрывы происходят от транспортной РНК метионина (Met tRNA) и двух РНК-праймеров, используемых в обратной транскрипции. После проникновения в клетку-хозяина эти одноцепочечные "разрывы" в вирусной ДНК восстанавливаются, формируя суперспирализованную молекулу, которая связывается с гистонами. Эта ДНК транскрибируется в полноразмерную, терминально-избыточную 35S РНК и субгеномную 19S РНК.

Молекулярные механизмы передачи CaMV через вектор

Вирус приобретается от инфицированного хозяина во время питания тлей-переносчиками. Для осуществления передачи необходим комплекс, состоящий из вирионов и белка P2, локализованных в стилетах переносчика. N-концевой домен P2 распознает белковый рецептор, расположенный на кончике стилета, а C-концевой домен P2 связывается с вирионами, декорированными белком P3. Механизм приобретения вируса переносчиком контролируется тканевой и внутриклеточной специфической локализацией P2. Этот белок обнаруживается только в клетках эпидермиса и паренхимы. Более того, в этих клетках P2 локализуется в единичных вирусных электронопрозрачных инклюзионных телах (ELIB). В клетках хозяина вирусные белки P2 и P3 первоначально синтезируются в многочисленных вирусных фабриках (электронно-плотных инклюзионных телах), затем экспортируются и ко-локализуются с микротрубочками, прежде чем концентрироваться в ELIB. CaMV специфически использует микротрубочки для формирования передающегося тела, что обеспечивает передачу вирусом через переносчика. Дальнейшая полная молекулярная характеристика и изучение этого вируса не проводились.

Уклонение от защиты растений

Вирус мозаики цветной капусты обладает рядом механизмов, позволяющих ему противодействовать защитным реакциям клеток растения-хозяина. Прегеномная РНК 35S отвечает за репликацию генома при помощи обратной транскриптазы, но также содержит некодирующую лидирующую последовательность длиной 600 пар оснований, которая служит важной мРНК для производства факторов, участвующих в противодействии защите хозяина. У ряда растений-хозяев CaMV имеются механизмы вирусного сайленсинга, основанные на малых РНК, которые ограничивают вирусную инфекцию. Продукты вышеупомянутой последовательности в 600 пар оснований – это вирусные малые РНК длиной 21, 22 и 24 нуклеотида, которые действуют как ловушки, связывая и инактивируя эффекторы механизма сайленсинга хозяина, такие как Argonaute 1 (AGO1). В качестве подтверждения этого принципа, экспериментальная сверхэкспрессия этих РНК приводит к увеличению накопления вируса в инфицированных растениях.

Опасения по поводу использования промотора CaMV 35S в трансгенных растениях

В начале 2010-х годов возникли опасения относительно использования промотора CaMV 35S для экспрессии в трансгенных растениях, поскольку существует перекрытие последовательностей между этим промотором и кодирующими последовательностями P6. Пятьдесят четыре трансгенных события, одобренные для выпуска в США, содержат до 528 пар оснований (bp) ORF VI, кодирующей C-терминальные домены P6. Поскольку P6 – это многофункциональный белок с неизвестным полным спектром функций, существует обеспокоенность, что экспрессия одного или нескольких его доменов может иметь непредвиденные последствия для трансгенных организмов. Недавние исследования были направлены на определение минимальной длины промотора CaMV 35S, которая с наименьшей вероятностью приведет к нежелательному производству доменов P6, сохраняя при этом полную промоторную активность. Как и следовало ожидать, использование более коротких фрагментов промотора уменьшает количество включенных доменов P6 и снижает вероятность нежелательных эффектов.