Cowpea chlorotic mottle virus

Cowpea chlorotic mottle virus.jpg
Cowpea chlorotic mottle virus
Klassificering av virus
(orankad): Virus
Rike : Riboviria
Rike: Orthornavirae
Provins: Kitrinoviricota
Klass: Alsuviricetes
Beställa: Martellivirales
Familj: Bromoviridae
Släkte: Bromovirus
Arter:
Cowpea chlorotic mottle virus

Cowpea chlorotic mottle virus , känt under förkortningen CCMV, är ett virus som specifikt infekterar cowpea-växten, eller black-eyed pea . Bladen på infekterade växter utvecklar gula fläckar, därav namnet "klorotisk". I likhet med dess "broder"-virus, Cowpea mosaic virus (CPMV), produceras CCMV i hög avkastning i växter. I den naturliga värden kan viruspartiklar produceras med 1–2 mg per gram infekterad bladvävnad. Tillhör bromovirussläktet, cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) är ett litet sfäriskt växtvirus. Andra medlemmar av detta släkte inkluderar brommosaikvirus (BMV) och broad bean mottle virus (BBMV).

Historia

Bancroft et al. 1967 beskrev de första experimenten för att isolera och karakterisera viruset. Sedan dess, på grund av den relativa lätthet med vilken det odlas och isoleras, har många forskare fokuserat sin uppmärksamhet på viruset. Det vetenskapliga samfundets intresse för detta virus beror också på en iögonfallande egenskap: det är möjligt att plocka isär viruset och ta bort det genetiska materialet, RNA:t. Sedan, under svagt surt pH och med relativt höga mängder salter, är det möjligt att stimulera självsammansättningen av proteinsubenheterna, till ett skal av identisk storlek som viruset. Detta ger en tom kapsid som har ett antal intressanta egenskaper. Flera framgångsrika försök har rapporterats att införliva andra material, såsom oorganiska kristaller, inuti kapsiden. Detta kan leda till möjliga läkemedelsbehandlingar i framtiden. [ citat behövs ]

Genom och struktur

CCMV är sammansatt av en ikosaedrisk proteinkapsid (T=3) som är 28 nm i diameter. Denna kapsid är konstruerad av 180 identiska proteinsubenheter var och en med en primär struktur på 190 aminosyrarester. Det finns tre subenheter som är fördelade över virushöljet, A, B och C. A-subenheterna är arrangerade i pentamerer och B- och C-subenheterna är tillsammans arrangerade i hexamerer. Virushöljet är uppbyggt av 12 pentamerer och 20 hexamerer. Inuti kapsiden ligger (+)ssRNA-genomet som består av cirka 3000 nukleotider. Genomet är uppdelat i tre delar (RNA-1-3) med en subgenomisk del som kallas RNA4. RNA-1, med en tung densitet, omges av sin egen kapsid. RNA-2, med en lätt densitet, har också sin egen kapsid. Eftersom RNA-3 och RNA-4 har medeldensitet, är de inkapslade tillsammans. RNA-1 och RNA-2 tros vara involverade i viral replikation medan RNA-3 har en roll i spridningen av infektioner i hela växten. När RNA-3 är bristfälligt sker fortfarande virusreplikation, bara på en signifikant reducerad nivå. På grund av dessa fyra arter av enkelsträngade, positiva sense-RNA-molekyler, kodar CCMV-genomet för fyra separata gener.

Lipofectamine är ett reagens som används i labbet för att hjälpa till vid transfektion, vilket tillåter främmande DNA att komma in i målcellen. I en studie av Garmann et al. de fann att de virala CCMV-kapsiderna är mycket robusta och förblir intakta även efter behandling med RNas i frånvaro av lipofektamin.

Inträde i värdcellen och interaktion

Det är inte mycket känt om växtvirus och värdcellinteraktion på grund av svårigheten att studera organismer med cellväggar. En studie undersökte interaktionerna mellan CCMV och cowpea-protoplaster och fann att det var beroende av aspecifik bindning, mest beroende av elektrostatiska interaktioner mellan plasmamembranet och viruspartiklar, specifikt negativt laddade vesiklar och den positivt laddade N-terminala armen av virala höljeproteiner, ytterligare märkning av CCMV som ett endocytiskt virus. Det drar också fördel av membranskador för att introducera viruspartiklar i cellen. Sammantaget inträffade den mest effektiva infektionen genom internalisering genom membranlesioner hos värden.

Ett specifikt protein, ORF3a, är ett rörelseprotein som finns i CCMV-genomet som hjälper till att transportera det virala genomet till närliggande växtceller med hjälp av plasmodesmata. Detta gör att viruset kan kringgå värdcellväggsbarriären och effektivt infektera värden. Rörelsen av CCMV kräver ingen knoppning eftersom tubulistrukturerna förstorar plasmodesmata tillräckligt för att möjliggöra direkt passage av den virala kapsiden genom cellväggen.

Typisk virusinfektion involverar en exponentiell ökning av viruskoncentrationen följt av en snabb minskning av virusreplikationen. I närvaro av RNA 3-brist sker fortfarande virusreplikation, bara på en signifikant reducerad nivå. Det anses också vara ansvarigt för ett lågt pälsprotein till viralt RNA-förhållande. [ citat behövs ]

Replikeringscykel

Allmän skildring av (+)ssRNA viral replikation med sfärer bildade från membranet i det endoplasmatiska retikulum

Efter virusinträde bryts proteinkapsiden ned av värdcellen, och detta möjliggör uppackning av det virala RNA:t. RNA1 och RNA2 kodar för protein 1a respektive 2a-polymeras, vilka båda uttrycks för att producera virala replikationsproteiner i cellen. Den faktiska replikeringsprocessen sker i membranvesiklar skapade från invaginationer av värdens endoplasmatiska retikulummembran. Det virala RNA:t replikeras till ett dsRNA-genom med användning av ett RNA-beroende RNA-polymeras. Det nyligen syntetiserade dsRNA:t används för att både transkribera mer (+)ssRNA från mallen (-)RNA-strängen och den befintliga (+)RNA-strängen replikeras för att producera många kopior att använda som translaterbart mRNA. Under denna process översätts också subgenomiskt RNA4 för att producera virala kapsidproteiner. Genom att använda de nysyntetiserade kopiorna av (+)ssRNA och kapsidproteiner, samlas viruset i vesikeln.

Rekombination

Vid gemensam infektion av växtvärdceller med två olika CCMV-gendeletionsmutanter kan funktionella RNA-virusgenom regenereras genom homolog rekombinationsreparation . Mekanismen för rekombination är sannolikt strängbyte (kopiaval) under viral RNA-replikation. Snabbheten och frekvensen av denna rekombination tyder på att sådan genomräddning förmodligen är signifikant i naturliga populationer av CCMV.

Montering och frigöring

Elektrostatiska egenskaper hos cowpea chlorotic mottle virus

Sammansättningen av ett virus är nyckeln till dess effektivitet, eftersom det måste vara både tillräckligt stabilt för att skydda sitt genom innan det går in i cellen och tillräckligt labilt för att frigöra dess genetiska innehåll i målcellen när det demonteras. Det enkelsträngade RNA:t träs genom små porer som redan finns i kapsiden. Vid ett neutralt pH binder kapsidproteinet reversibelt till RNA och bildar ett pre-kapsidkomplex. Detta består av RNA omgivet av tillräckligt med kapsidproteiner (CP) för att neutralisera de negativa laddningarna av RNA-fosfatryggraden. När försurning inträffar sker en irreversibel konformationsförändring som gör slutprodukten av en ikosaedrisk kapsid. Detta görs genom att skicka eventuellt överskott av CP från RNA till utsidan av den nya kapsiden. Denna process är beroende av CP:ns basicitet på grund av dess N-terminala argininrika motiv (ARM) och kapsidens yttre negativa laddningstäthet. Kapsidproteinet är också involverat i viral rörelse, överföring, symptomuttryck och riktade värdar. Som framgått ovan är monteringen av CCMV en pH-beroende mekanism och så är demonteringen. Vid ett pH på 5 är CCMV stabil, men vid ett pH på 7,0 och utan joner som Ca2+ eller Mg2+ uppstår svällning av kapsiddiametern. Detta skapar öppningar i kapsiden, men det virala RNA:t frigörs inte vid denna tidpunkt, vilket gör att denna process kan vändas. Detta är viktigt eftersom kalciumjoner har visat sig vara väsentliga för viral stabilitet. Även om RNA inte frisätts spontant, när svullnad inträffar och viruset befinner sig i en lämplig miljö för infektion, kommer svullnaden att orsaka RNA-frisättning i en målcells cytoplasma.

Figuren till höger illustrerar CCMV i sura förhållanden (a) och CCMV när pH ändras och svullnad uppstår (b), vilket möjliggör elektrostatiska interaktioner, vilket ytterligare förbättrar virusets förmåga att infektera en värd. [ citat behövs ]

Symptomologi

Detta virus har observerats infektera endast växtceller, specifikt Cowpeas. Det primärt observerade symtomet på CCMV är ljus kloros, eller gul färg, i växtens blad, känd som CCMV-T-stammen. Denna kloros har observerats som en mindre allvarlig effekt, som ger en ljusgrön färg när växter infekteras med en försvagad stam, kallad CCMV-M. Resultat från ett experiment utfört av de Assis Filho et al. indikerade att detta primära symptom orsakades av aminosyran vid position 151 i kapsidhöljeproteinet.

Vektorer och transmission

CCMV har visat sig överföras av bönbladbaggen, Cerotoma trifurcata , och den fläckiga gurkabaggen, Diabrotica undecimpunctata howardii. CCMV påverkar bönor och cowpeas, men det har visat sig att virusreplikationen är mycket större när ett virus förvärvas från och överförs till bönor snarare än cowpeas.

Som diskuterats i avsnittet "Montering och frigöring" stabiliseras CCMV av sura förhållanden (pH = 5,0). Man tror att tarmarna hos insekter ger de sura förhållanden som tillåter CCMV:s överföring och stabilitet.

Nyligen genomförda studier i jäst

I december 2018 rekonstituerades CCMV-replikeringen helt i Saccharomyces cerevisiae , en typ av jäst. I detta experiment fann man att protein 1a var den enda virala faktorn som behövdes för att inducera invagination av det endoplasmatiska retikulumet och påbörja replikationsprocessen. 2a-polymeraset visade sig rekryteras av protein la efter bildandet av replikationssfären. En begränsning realiserades för replikeringen av CCMV i S. cerevisiae , och detta berodde på avsaknaden av RNA-3-replikation. Betydelsen av detta experiment sträcker sig utanför resultatens räckvidd, eftersom S. cerevisiae är en populär modellorganism för viral inokulering och kan öppna vägar för vidare forskning med CCMV.

Associerade virus

Följande virus är nära besläktade med CCMV och är medlemmar av Bromovirus-släktet:

  • Bondbönsfläckvirus
  • Brome mosaikvirus
  • Cassia gul fläckvirus
  • Melandrium yellow fletch virus
  • Vårens skönhet latent virus

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cowpea_chlorotic_mottle_virus&oldid=1136461656 "