Субвирусный агент действует самостоятельно

Субвирусные агенты — вирусы-сателлиты и вироиды — это мельчайшие патогены растений. Для репликации, формирования капсида или распространения внутри растения им обычно необходима помощь других вирусов. Авторы новой работы выделили и описали субвирусную РНК возбудителя болезни цитрусовых citrus yellow-vein disease.

Болезнь цитрусовых citrus yellow-vein disease (CYVD) впервые была обнаружена в 1957 году, а в 1969 году ее внесли в банк заболеваний Citrus Clonal Protection Program. В отличие от других болезней растений, вызываемых вирусами и вироидами, CYVD не слишком распространена и не переносится механически, паразитическими растениями или членистоногими. Однако многие цитрусовые заражаются при прививании на них другого растения.

Чтобы определить возбудителя заболевания, ученые выделили двухцепочечные РНК из образцов флоэмы цитрона с соответствующими симптомами (пожелтение черешков и жилок). С помощью гель-электрофореза показали, что больные растения содержат характерные РНК с размером менее 3 000 пар оснований. Эти РНК выделили и секвенировали. Их полная длина оказалась равной 2 692 нуклеотидам. Последовательность содержала две открытых рамки считывания (ORF1, ORF2), а также 5’- и 3’-некодирующие области.

В области перекрытия ORF1 и ORF2 у субвирусной РНК обнаружили гептануклеотидную последовательность GGGUUUU. Наличие такого паттерна приводит к «проскальзыванию» рибосомы по РНК и сдвигу рамки считывания. Исследователи предположили, что в результате должен получаться гибридный белок, состоящий из продуктов экспрессии ORF1 и ORF2.

Белки-ортологи ORF1 были найдены у неклассифицированных вирусов других растений; функция этих белков неизвестна. Второй белок оказался РНК-зависимой РНК-полимеразой. Наибольшее сходство с обеими последовательностями имели вирусоподобные РНК патогенов опунции (opuntia umbra-like virus, OULV), сахарного тростника (sugarcane umbra-like virus, SULV) и кукурузы (Ethiopia maize-associated virus, EMaV), относящиеся к семейству Tombusviridae. Последовательность генов у этих субвирусных агентов схожа с таковой у возбудителя CYVD, получившего временное название citrus yellow-vein associated virus (CYVaV). Некодирующие области на 5’- и 3’-концах также содержат похожие или идентичные паттерны, соответствующие шпилькам и петлям.

Однако существуют и некоторые отличия. Так, OULV, SULV и EMaV несут дополнительную рамку считывания, перекрывающуюся с ORF2 и кодирующую белок с неизвестной функцией. Кроме того, у CYVaV нет характерных для представителей семейства Tombusviridae открытых рамок считывания, связанных с передвижением и стабилизацией.

Построение филогенетического дерева для CYVaV на основе консервативных доменов РНК-зависимой РНК-полимеразы Tombusviridae позволило выделить CYVaV, OULV, SULV, EMaV и еще несколько неклассифицированных вирусоподобных РНК в отдельный род этого семейства.

Ученые привили образцы больных растений с симптомами CYVD на здоровые цитроны, мексиканские лаймы и померанцы. Все привитые цитроны и американские лаймы продемонстрировали симптомы заболевания. Померанцы оказались невосприимчивыми к болезни. Секвенирование образцов одного цитрона и одного лайма не выявило других вирусов цитруса, которых передаются через прививку. Поэтому ученые предполагают, что CYVaV может поражать растения самостоятельно, без помощи других вирусов.

Авторы работы считают, что независимые мобильные РНК, подобные CYVaV, можно использовать для доставки терапевтических молекул в растения.