Вирус табачной мозаики из чего он состоит

Обновлено: 25.04.2024

Вирус табачной мозаики (ВТМ) — палочковидный РНК-содержащий вирус растений, инфицирующий растения рода Nicotiana, а также других представителей семейства паслёновые. Первый увиденный вирус. Капсид вируса представляет собой спираль, состоящую из 130 витков с шагом спирали 23 Å. Спираль сформирована из 2130 идентичных молекул белка (мономеров), содержащих по 158 аминокислотных остатков. Генетическим материалом вируса табачной мозаики является одноцепочечная РНК. Молекула РНК глубоко погружена в белок и повторяет шаг белковой спирали.

История открытия

Пальма первенства в открытии этого вируса (и вирусов вообще) принадлежит учёному Дмитрию Ивановскому. Учёные фильтровали воду с вирусом для избежания заражений, но не знали, что он есть. Фильтрация не удавалась. Тогда, в 1892 году, возникло предположение, что в воде либо яд, либо некие микроскопические существа, которых не видно в микроскоп. После изобретения электронного микроскопа в 1930 году учёные подтвердили последнюю версию. Первым очищенный препарат ВТМ из зараженного растения табака получил в 1935 Wendell Stanley.

Примечания

Вирусы по алфавиту
Табак
Болезни растений
Модельные организмы
Паслёновые

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Вирус табачной мозаики" в других словарях:

вирус табачной мозаики — Крупный РНК содержащий вирус, вызывающий мозаичную болезнь (проявляется как пятнистость листьев) табака (растения рода Nicotiana); В.т.м. — первый открытый вирус (Д.И. Ивановский, 1892). [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый… … Справочник технического переводчика

ВИРУС ТАБАЧНОЙ МОЗАИКИ — (ВТМ), простой ВИРУС, используемый в экспериментах, касающихся передачи ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА. Состоит из единственной спирали РНК, содержащей около 6400 НУКЛЕОТИДОВ. Она заключена в оболочку из примерно 2100 молекул единственного БЕЛКА; каждая… … Научно-технический энциклопедический словарь

вирус табачной мозаики — tobacco mosaic virus вирус табачной мозаики. Kрупный РНК содержащий вирус, вызывающий мозаичную болезнь (проявляется как пятнистость листьев) табака (растения рода Nicotiana); В.т.м. первый открытый вирус (Д.И.Ивановский, 1892). (Источник: «Англо … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Вирус табачной мозаики ВТМ — Вирус табачной мозаики, ВТМ * вірус тытунёвай мазаікі, ВТМ * tobacco mosaic virus or TBM крупный РНК содержащий вирус, вызывающий мозаичную болезнь табака растения рода . Болезнь проявляется в виде пятнистости листьев табака. В. т. м. был первым… … Генетика. Энциклопедический словарь

гибридный вирус табачной мозаики — hybrid tobacco mosaic virus гибридный вирус табачной мозаики. Вирус табачной мозаики, , искусственно полученный в результате самосборки белкового и нуклеинового компонентов, происходящих из разных источников; впервые… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

гибридный вирус табачной мозаики — Вирус табачной мозаики, искусственно полученный в результате самосборки белкового и нуклеинового компонентов, происходящих из разных источников; впервые был получен Х. Френкель Конратом и Р. Уильямсом в 1955. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо… … Справочник технического переводчика

вирус табачной мозаики — (ВТМ) В. из группы тобамовирусов; вирионы палочковидной формы; геном представлен одноцепочечной молекулой РНК; поражает листья табака; открытие В. т. м. положило начало вирусологии … Большой медицинский словарь

СОДЕРЖАНИЕ

Схематическая модель TMV: 1. нуклеиновая кислота ( РНК ), 2. капсомерный белок ( протомер ), 3. капсид.

Вирус табачной мозаики имеет палочковидный вид. Его капсид состоит из 2130 молекул белка оболочки и одной молекулы геномной однонитевой РНК, длиной 6400 оснований. Белок оболочки самособирается в стержнеобразную спиральную структуру (16,3 белка на виток спирали) вокруг РНК, которая образует структуру петли шпильки (см. Электронную микрофотографию выше). Белковый мономер состоит из 158 аминокислот, которые собраны в четыре основных альфа-спирали, которые соединены заметной петлей, проксимальной к оси вириона. Вирионы имеют длину ~ 300 нм и диаметр ~ 18 нм. [12] На отрицательно окрашенных электронных микрофотографиях виден отчетливый внутренний канал радиусом ~ 2 нм. РНК расположена в радиусе ~ 4 нм и защищена от действия клеточных ферментов белком оболочки. [13] Рентгеновская волокнистая структура интактного вируса была изучена на основе карты электронной плотности с разрешением 3,6 Å. [14] Внутри спирали капсида, рядом с ядром, находится скрученная молекула РНК, состоящая из 6,395 ± 10 нуклеотидов. [15] [16]

Генома ВТМ состоит из 6,3-6,5 т.п.н. одноцепочечной (сс) РНК . 3'-конец имеет структуру, подобную тРНК , а 5'-конец имеет метилированный нуклеотидный кэп. (m7G5'pppG). [17] Геном кодирует 4 открытые рамки считывания (ORF), две из которых продуцируют один белок из-за рибосомного считывания протекающего стоп-кодона UAG . Эти 4 гена кодируют репликазу (с доменами метилтрансферазы [MT] и РНК-геликазы [Hel]), РНК-зависимую РНК-полимеразу , так называемый белок движения (MP) и белок капсида (CP). [18]

TMV - термостабильный вирус. На высушенном листе он может выдерживать температуру до 50 ° C (120 градусов по Фаренгейту) в течение 30 минут. [19]

ВТМ не имеет отчетливой структуры перезимовки . Скорее, он будет перезимовать в зараженных стеблях и листьях табака в почве на поверхности зараженных семян (TMV может выжить даже в зараженных табачных изделиях в течение многих лет, поэтому курильщики могут случайно передать его при прикосновении, но не в дыму. сам). [21] [22] При прямом контакте с растениями-хозяевами через его векторы (обычно это насекомые, такие как тля и цикадка ), TMV проходит через процесс заражения, а затем через процесс репликации.

После своего размножения через плазмодесмы проникает в соседние клетки . Инфекция распространяется при прямом контакте с соседними клетками. Для беспрепятственного проникновения TMV производит белок движения 30 кДа, называемый P30, который увеличивает плазмодесмы. TMV, скорее всего, перемещается от клетки к клетке в виде комплекса РНК, P30 и реплицируемых белков.

Он также может распространяться через флоэму, перемещаясь по растению на большие расстояния. Более того, TMV может передаваться от одного растения к другому при прямом контакте. Хотя TMV не имеет определенных векторов передачи, вирус может легко передаваться от инфицированных хозяев к здоровым растениям при контакте с людьми.

После проникновения в организм хозяина посредством механической инокуляции TMV расщепляется, чтобы высвободить цепь вирусной [+] РНК. Когда происходит снятие покрытия, ген MetHel: Pol транслируется с образованием кэпирующего фермента MetHel и РНК-полимеразы. Затем вирусный геном будет далее реплицироваться с образованием множества мРНК через промежуточный [-] РНК, примированный тРНК _HIS на [+] РНК 3 'конце. Полученные мРНК кодируют несколько белков, включая белок оболочки и РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp), а также белок движения. Таким образом, TMV может реплицировать собственный геном.

TMV известен как один из самых стабильных вирусов. У него очень широкий диапазон выживания. Пока окружающая температура остается ниже примерно 40 градусов по Цельсию , TMV может поддерживать свою стабильную форму. Все, что ему нужно, это хозяин, чтобы заразить. В случае необходимости теплицы и ботанические сады обеспечат наиболее благоприятные условия для распространения TMV из-за высокой плотности населения возможных хозяев и постоянной температуры в течение всего года.

Одним из распространенных методов борьбы с TMV является санитария , которая включает удаление инфицированных растений и мытье рук между посадками. Следует также использовать севооборот , чтобы избежать заражения почвы / семенных гряд в течение как минимум двух лет. Что касается любого заболевания растений, можно также посоветовать поиск устойчивых штаммов против TMV. Кроме того, может применяться метод перекрестной защиты, когда более сильный штамм инфекции TMV ингибируется путем инфицирования растения-хозяина мягким штаммом TMV, аналогично эффекту вакцины .

За последние десять лет было разработано применение генной инженерии к геному растения-хозяина, чтобы позволить растению-хозяину продуцировать белок оболочки TMV в своих клетках. Было высказано предположение, что геном TMV будет быстро повторно покрыт при попадании в клетку-хозяин, таким образом, он предотвращает инициацию репликации TMV. Позже было обнаружено, что механизм, который защищает хозяина от встраивания вирусного генома, заключается в подавлении генов . [27]

TMV ингибируется продуктом миксомицетной слизистой плесени Physarum polycephalum . Как табак, так и бобы P. vulgaris и V. sinensis почти не страдали in vitro от TMV при обработке экстрактом P. polycephalum . [26]

Большое количество литературы о ВТМ и его выборе для многих новаторских исследований в области структурной биологии (включая дифракцию рентгеновских лучей ), сборки и разборки вирусов и т. Д. В основном обусловлены большими количествами, которые могут быть получены, а также тем фактом, что он не заражает животных. После выращивания нескольких сотен зараженных растений табака в теплице и выполнения нескольких простых лабораторных процедур ученый может произвести несколько граммов вируса. [28]

Вирусы растений можно использовать для создания вирусных векторов , инструментов, обычно используемых молекулярными биологами для доставки генетического материала в клетки растений ; они также являются источниками биоматериалов и нанотехнологических устройств. [30] [31] Вирусные векторы на основе TMV включают векторы технологий экспрессии растений magnICON® и TRBO. [31] [32] Благодаря своей цилиндрической форме, высокому соотношению сторон, самосборной природе и способности включать в свою оболочку металлические покрытия ( никель и кобальт ), TMV является идеальным кандидатом для встраивания в электроды батареи . [33] Добавление TMV к электроду батареи увеличивает реактивную площадь поверхности на порядок, что приводит к увеличению емкости батареи до шести раз по сравнению с плоской геометрией электрода. [33] [34]

СОДЕРЖАНИЕ

Схематическая модель TMV: 1. нуклеиновая кислота ( РНК ), 2. капсомерный белок ( протомер ), 3. капсид.

Вирус табачной мозаики имеет палочковидный вид. Его капсид состоит из 2130 молекул белка оболочки и одной молекулы геномной однонитевой РНК, длиной 6400 оснований. Белок оболочки самособирается в стержнеобразную спиральную структуру (16,3 белка на виток спирали) вокруг РНК, которая образует структуру петли шпильки (см. Электронную микрофотографию выше). Белковый мономер состоит из 158 аминокислот, которые собраны в четыре основных альфа-спирали, которые соединены заметной петлей, проксимальной к оси вириона. Вирионы имеют длину ~ 300 нм и диаметр ~ 18 нм. [12] На электронно-отрицательных микрофотографиях виден отчетливый внутренний канал радиусом ~ 2 нм. РНК расположена в радиусе ~ 4 нм и защищена от действия клеточных ферментов белком оболочки. [13] Рентгеновская волокнистая структура интактного вируса была изучена на основе карты электронной плотности с разрешением 3,6 Å. [14] Внутри спирали капсида, рядом с ядром, находится скрученная молекула РНК, которая состоит из 6,395 ± 10 нуклеотидов. [15] [16]

ВТМ не имеет отчетливой структуры перезимовки . Скорее, он будет перезимовать в инфицированных стеблях и листьях табака в почве, на поверхности зараженных семян (TMV может выжить даже в зараженных табачных изделиях в течение многих лет, поэтому курильщики могут случайно передать его прикосновением, но не через дым сам). [21] [22] При прямом контакте с растениями-хозяевами через его векторы (обычно это насекомые, такие как тля и цикадка ), TMV проходит через процесс заражения, а затем через процесс репликации.

После проникновения в организм хозяина посредством механической инокуляции TMV расщепляется и высвобождает цепь вирусной [+] РНК. Когда происходит отслаивание, ген MetHel: Pol транслируется с образованием кэпирующего фермента MetHel и РНК-полимеразы. Затем вирусный геном будет далее реплицироваться с образованием множества мРНК через промежуточный [-] РНК, примированный тРНК _HIS на [+] РНК 3 'конце. Полученные мРНК кодируют несколько белков, включая белок оболочки и РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp), а также белок движения. Таким образом, TMV может реплицировать собственный геном.

TMV известен как один из самых стабильных вирусов. У него очень широкий диапазон выживания. Пока окружающая температура остается ниже примерно 40 градусов по Цельсию , TMV может поддерживать свою стабильную форму. Все, что ему нужно, - это хозяин, чтобы заразить его. В случае необходимости теплицы и ботанические сады обеспечат наиболее благоприятные условия для распространения TMV из-за высокой плотности населения возможных хозяев и постоянной температуры в течение всего года.

Одним из распространенных методов борьбы с TMV является санитария , которая включает удаление инфицированных растений и мытье рук между посадками. Следует также использовать севооборот , чтобы избежать заражения почвы / семенных гряд в течение как минимум двух лет. Как и в случае любого заболевания растений, можно также посоветовать поиски устойчивых штаммов против TMV. Кроме того, может применяться метод перекрестной защиты, при котором более сильный штамм инфекции TMV ингибируется путем инфицирования растения-хозяина мягким штаммом TMV, аналогично эффекту вакцины .

Большое количество литературы о ВТМ и его выборе для многих новаторских исследований в области структурной биологии (включая дифракцию рентгеновских лучей ), сборки и разборки вирусов и т. Д. В основном обусловлены большими количествами, которые могут быть получены, а также тем, что он не заражает животных. После выращивания нескольких сотен зараженных растений табака в теплице и выполнения нескольких простых лабораторных процедур ученый может произвести несколько граммов вируса. [28]

Структура вируса табачной мозаики

Вирус поражал культурные растения, хотя начал он это делать явно раньше, чем те стали таковыми. Но тут у его жертв появился новый защитник — человек. За тысячелетия Homo напал на его след, но остановился в недоумении, не видя того, кто этот след оставляет. Нетрудно быть незаметным, имея 300 нанометров в длину!

Майер пропускал сок через фильтровальную бумагу, капал им на чашки, чтобы выделить и вырастить патогенные бактерии, но все было тщетно. Частицы были так малы, что удержать легко ускользающего сквозь поры бумаги виновника было практически невозможно — разве что белок мог быть так мал. Разочарованный, он решил, что белок не может размножаться сам, и не смог найти настоящее объяснение.

Адольф Майер (фотография 1875 года)

В конце XIX века поисками занялся русский ученый Дмитрий Ивановский. Он подошел к делу обстоятельнее, приготовив фарфоровые фильтры, которые использовались для выделения бактерий. Ничто крупнее бактерии не могло просочиться сквозь такие поры. Но и они не могли задержать вирус табачной мозаики. Много раз перепроверив фильтр и не найдя там ни трещин, ни другого брака, Ивановский понял, что частицы слишком малы. Он предположил, что это могла быть очень маленькая бактерия, которая почему-то не хочет культивироваться в лаборатории.

Вирус табачной мозаики

В 1935 году вирус табачной мозаики кристаллизовал Уэнделл Стенли. Но вирус продолжал заражать листья табака и после этого, как ни в чем не бывало. Накапливались подтверждения, что ни одна известная бактерия так себя не ведет. Стенли увидел, что объект, вызывающий заражение, состоит почти полностью из белка, и решил, что перед ним фермент, который катализирует собственное размножение. За первую кристаллизацию вируса он получил Нобелевскую премию по химии в 1946 году.

В 1939 году вирус табачной мозаики впервые удалось увидеть в электронный микроскоп, изобретенный восемью годами ранее. Так виновник неурожайности табака потихоньку раскрыл свою личность, но не все его секреты так легко поддались ученым.

Строение вируса смогли разгадать только позже, с помощью кристаллографии. А поскольку одним из самых талантливых кристаллографов середины XX века была Розалинда Франклин, благодаря данным которой Уотсон и Крик смогли понять структуру ДНК, вирусу табачной мозаики повезло, что она решила связать с ним годы изысканий. Она предсказала его внутреннюю пустоту, а позже поняла и то, что его РНК была одноцепочечной.

Параллельно с ней работала и другая группа: Ханс Френкель-Конрат и Робли Уильямс из Беркли. В том же 1955 году они смогли показать, что в вирусе ничего нет, кроме РНК и белка. Они вплотную подошли к пониманию того, как вирусы размножаются, превращая клетку в фабрику своих деталей, которые сами собираются воедино. В 1960 году Френкель-Конрат и Уильямс секвенировали состояющую из 158 аминокислот последовательность вируса — самую длинную из известных на тот момент.

Так небольшой вирус, случайно найденный в соке растений, стал удобным объектом для изучения и обрел всемирную славу, превратившись в ключ к пониманию размножения и структуры всего своего царства. Для этого, как оказалось, не нужно быть выдающимся и сложным — ему достаточно было быть доступным для получения и вызывать большие проблемы у культивирующих табак агрономов, чтобы привлечь их внимание.

СОДЕРЖАНИЕ

Схематическая модель TMV: 1. нуклеиновая кислота ( РНК ), 2. капсомерный белок ( протомер ), 3. капсид.

Вирус табачной мозаики имеет палочковидный вид. Его капсид состоит из 2130 молекул белка оболочки (см. Изображение слева) и одной молекулы геномной однонитевой РНК, длиной 6400 оснований. Белок оболочки самособирается в стержнеобразную спиральную структуру (16,3 белка на виток спирали) вокруг РНК, которая образует структуру петли шпильки (см. Электронную микрофотографию выше). Белковый мономер состоит из 158 аминокислот, которые собраны в четыре основных альфа-спирали, которые соединены заметной петлей, проксимальной к оси вириона. Вирионы имеют длину ~ 300 нм и диаметр ~ 18 нм. [12] На отрицательно окрашенных электронных микрофотографиях виден отчетливый внутренний канал радиусом ~ 2 нм. РНК расположена в радиусе ~ 4 нм и защищена от действия клеточных ферментов белком оболочки. [13] Рентгеновская волокнистая структура интактного вируса была изучена на основе карты электронной плотности с разрешением 3,6 Å. [14] Внутри спирали капсида, рядом с ядром, находится скрученная молекула РНК, состоящая из 6,395 ± 10 нуклеотидов. [15] [16]

Генома ВТМ состоит из 6,3-6,5 кб одноцепочечной (сс) РНК . 3'-конец имеет структуру, подобную тРНК , а 5'-конец имеет метилированный нуклеотидный кэп. (m7G5'pppG). [17] Геном кодирует 4 открытые рамки считывания (ORF), две из которых продуцируют один белок из-за рибосомного считывания протекающего стоп-кодона UAG . Эти 4 гена кодируют репликазу (с доменами метилтрансферазы [MT] и РНК-геликазы [Hel]), РНК-зависимую РНК-полимеразу , так называемый белок движения (MP) и белок капсида (CP). [18]

TMV известен как один из самых стабильных вирусов. У него очень широкий диапазон выживания. Пока окружающая температура остается ниже примерно 40 градусов по Цельсию , TMV может поддерживать свою стабильную форму. Все, что ему нужно, - это хозяин, чтобы заразить. В случае необходимости теплицы и ботанические сады обеспечат наиболее благоприятные условия для распространения TMV из-за высокой плотности населения возможных хозяев и постоянной температуры в течение всего года.

Одним из распространенных методов борьбы с TMV является санитария , которая включает удаление инфицированных растений и мытье рук между посадками. Следует также использовать севооборот , чтобы избежать заражения почвы / семенных гряд в течение как минимум двух лет. Как и в случае любого заболевания растений, можно также посоветовать поиски устойчивых штаммов против TMV. Кроме того, может применяться метод перекрестной защиты, при котором более сильный штамм инфекции TMV ингибируется путем инфицирования растения-хозяина мягким штаммом TMV, аналогично эффекту вакцины .

Большое количество литературы о ВТМ и его выборе для многих новаторских исследований в области структурной биологии (включая дифракцию рентгеновских лучей ), сборки и разборки вирусов и т. Д. В основном обусловлены большими количествами, которые могут быть получены, а также тем, что он не заражает животных. После выращивания нескольких зараженных растений табака в теплице и нескольких простых лабораторных процедур ученый может легко произвести несколько граммов вируса.

Вирусы растений можно использовать для создания вирусных векторов , инструментов, обычно используемых молекулярными биологами для доставки генетического материала в клетки растений ; они также являются источниками биоматериалов и нанотехнологических устройств. [29] [30] Вирусные векторы на основе TMV включают векторы технологий экспрессии растений magnICON® и TRBO. [30] [31] Благодаря своей цилиндрической форме, высокому соотношению сторон, самосборной природе и способности включать в свою оболочку металлические покрытия ( никель и кобальт ), TMV является идеальным кандидатом для встраивания в электроды батареи . [32] Добавление TMV к электроду батареи увеличивает реактивную площадь поверхности на порядок, что приводит к увеличению емкости батареи до шести раз по сравнению с плоской геометрией электрода. [32] [33]

Читайте также: