Ugrás a tartalomhoz

Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek

dr. Horváth József - dr. Gáborjányi Richard

Mezőgazda Kiadó

Fonálférgekkel történő vírusátvitel molekuláris aspektusai

Fonálférgekkel történő vírusátvitel molekuláris aspektusai

A növényvírusok fonálférgekkel történő átvitele egyéb vektorokhoz (rovarok, gombák, stb.) hasonlóan három fázisból tevődik össze: 1. a vírus felvétele, 2. a vírus megtartása és 3. a gazdanövény sejtbe juttatása. A vírus felismerésének mechanizmusa ebben a kapcsolatban is rendkívül bonyolult és fajlagos. E folyamatban a vírusgenom által kódolt fehérjék fontos szerepet játszanak. Az eddigi tanulmányok pl. azt mutatták, hogy a tobravirusok esetében jelentősek a vírusnukleinsav által meghatározott nem-szerkezeti fehérjék (Schmitt et al., 1998). A nepovirusok gén funkciói kevésbé ismertek, de a vírus–vektor kölcsönhatás a tobravirusokéhoz hasonló (Vassilakos et al., 1997).

A nepovirusok pl. dohány gyűrűsfoltosság vírus (tobacco ringspot nepovirus) osztott genomú, poliéder alakú vírusok. E nemzetségbe tartozó vírusokat a Xiphinema és a Longidorus fajok terjesztik. A tobravirusok, pl. dohány rattle vírus (tobacco rattle tobravirus), borsó korai barnulás vírus (pea early-browing tobravirus), paprika gyűrűsfoltosság vírus (pepper ringspot tobravirus) osztott genomúak, pálcika alakú virionjaik egyszálú pozitív RNS-t tartalmaznak. A nagyobbik RNS-szál (RNS1) a replikációban játszik szerepet és a vírus sejtről sejtre történő terjedéséért felelős. A kisebbik RNS-szál (RNS2) változó hosszúságú és szekvenciájú, amely a köpenyfehérjét kódolja. Az RNS2 további géneket is tartalmazhat, amelyek nem-szerkezeti fehérjéket kódolnak. A tobravirusokat a talajban élő Trichodorus és Paratrichodorus fonálférgek terjesztik. A szerológiailag jól elkülöníthető vírusizolátumoknak speciális fonálféregfajaik vannak. Jelenleg a dohány rattle vírus PpK20 jelű izolátumának Paratrichodorus pachydermus vektorral és a borsó korai barnulás vírus TpA56 jelű izolátumának Trichodorus primitivus vektorral történő átvitele ismert részletesebben. A PpK20 jelű izolátumban az RNS2 két nem-szerkezeti fehérjét kódoló gént (29,4K, ill. 32,8K) tartalmaz, míg a TpA56 jelű izolátum három ilyen fehérjét határoz meg (9K, 29,6K és 23K). MacFarlane et al. (1998) szerint ugyanezen gének molekulatömege 37K, 32.8K, ill. 9K, 29K, 23K.

A dohány rattle vírus PpK20 jelű izolátumával végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a vírus mechanikai inokulációját követően a két nem-strukturális fehérjét meghatározó génben bekövetkező hiányok az enkapszidációt (köpenyfehérjébe burkolást) és az RNS1 és RNS2 együttes replikációját nem gátolják. A 29,4 kD fehérjét kódoló génszakaszban fellépő mutációk megszüntetik az átvitelt, míg a 32,8 kD fehérjét kódoló régióban bekövetkező deléciók nem. Ebből arra következtettek, hogy a PpK20 izolátumban a 29,4K gén felelős a vírusátvitelért (Hernández et al., 1997).

Az RNS2 vírusátvitelben játszott meghatározó szerepét pszeudorekombináns vírusokkal bizonyították, amelyeket a vektorral könnyen átvihető dohány rattle vírus PpK20 jelű izolátum és a vektorral átvihetetlen dohány rattle vírus PLB jelű izolátum RNS1 és RNS2 kicserélésével hoztak létre. A borsó korai barnulás vírus TpA56 jelű izolátum RNS2-jének fertőző cDNS klónjában és egy ezzel rokon SP5 jelű izolátumban bekövetkező mutációk analízise is azt mutatta, hogy a vírusátvitelben az RNS2-nek van szerepe.

MacFarlane et al. (1998) négy különböző tobravirus izolátum genom-analízisét végezték el. A vírusizolátumok a következők voltak: a már említett TpA56 jelű borsó korai barnulás vírus izolátum és a PpK20 jelű dohány rattle vírus izolátum, valamint további két újabb dohány rattle vírus izolátum (TpO1 és PaY4). Az izolátumok nukleotid szekvenciái között történt összehasonlítások nagyfokú homológiára, de szembetűnő eltérésekre is rámutattak. A köpenyfehérjén kívül a vírusgenom további két vagy három fehérjét kódol. A TpA56 jelű izolátum és a TpO1 jelű izolátum köpenyfehérjegénje és 29K génje között helyezkedik el a 9K gén. A megelőző vizsgálatok arra mutattak, hogy ez a fehérje magában foglalja a vírusátviteli képességet. Később beigazolódott, hogy szerepe van ebben a folyamatban. A nem-szerkezeti fehérjék közül a 29K fehérjének nélkülözhetetlen szerepe van a vírusátvitelben. A borsó korai barnulás vírus TpA56 jelű izolátum 29K fehérjéjét kódoló gén nagyfokú homológiát mutat a többi három dohány rattle vírus izolátum ennek megfelelő génszakaszaival (PaY4 27K, TpO1 29K, PpK20 37K). Az utolsó gén hosszúsága és szekvenciái igen változatosak a különböző izolátumokat illetően (TpA56 23K, PaY4 32,1K, TpO1 18K, PpK20 32,8K). Az előzetes vizsgálatok azt mutatták, hogy a borsó korai barnulás vírus TpA56 jelű izolátum 23K fehérjéjét érintő nagyobb átírási szakasz mutációi meggátolják az átvitelt, míg a kisebb deléciók csökkentik a hatásfokát. Létrehoztak olyan mutánst is, amelyből teljesen hiányzik a 23K fehérje. Ez a mutáns átvihető ugyan fonálférgekkel, de csak nagyon kis hatékonysággal. A 23K gén, ill. fehérje szerepének pontos tisztázása még további vizsgálatokat igényel. Ennek a köpenyfehérjétől legtávolabb kódolt fehérjének az aminosavai és a dohány rattle vírus izolátumok megfelelő fehérjéinek az aminosavai között nem mutatható ki homológia. A dohány rattle vírus PpK20 izolátum 32,8K génjének és a PaY4 izolátum 18K génjének a hiánya a vírusátvitel gyakoriságát nem csökkenti a Paratrichodorus anemones fonálféreg alkalmazása esetében. A PaY4 izolátumot a P. anemones és a P. pachydermus fajok, míg a PpK20 izolátumot csak a P. pachydermus fajok terjesztik. A jövőbeni vizsgálatoknak az a célja, hogy megállapítsák a köpenyfehérje vagy a mellette elhelyezkedő 27K (PaY4), ill. 37K (PpK20) fehérjék szerepét az eltérő vírusátvitelben.

A fonálférgekkel történő vírusátvitellel kapcsolatban új eredményekről számolt be Brown és Trudgill (1998). Vizsgálataik során olyan mikrotechnikát fejlesztettek ki, amely alkalmas volt a fonálférgek vírusátvitelének vizsgálatára. Négy nepovirus átvihetőségét mutatták ki a Xiphinema americanum vonalba tartozó fonálférgek közül. Ebbe a vonalba 45 szűznemzéssel szaporodó és morfológiailag hasonló X. americanum faj tartozik. Ezt a technikát alkalmazva megállapították, hogy az Európában élő Longidorus vektorfajok egy vagy két, szerológiailag jól megkülönböztethető vírustörzset képesek terjeszteni, míg az Amerikában élők akár mind a négy nepovirust. További érdekes megfigyeléseket tettek a X. americanum fajt illetően. Észak-Amerikában ugyanis a vírusterjesztő fajok csak a harmadik lárvastádiumig fejlődnek, míg a világ többi részén, ha a negyedik lárvastádium is kialakul, ezek az alakok már nem képesek a vírusátvitelre. Ezt a felfedezést biológiai jelzőként használják fel a vírus–vektor kapcsolatban.

Az 1990-es évektől kezdődően kifejlődő molekuláris technikák lehetővé tették, hogy zöld fluoreszcens fehérjék tobravirus izolátumokba építésével láthatóvá váljék a Trichodorus vektorfajok táplálkozási mechanizmusának vírusátvitelben betöltött szerepe, valamint a vírus terjedése a gyökérben. A jelenleg folyó kutatások középpontjában a fonálférgek elleni kémiai védekezés helyett a vírusátvitel megelőzése szerepel. Ennek érdekében burgonyában a fonálférgekkel terjedő vírusokkal szemben kialakított természetes rezisztencia létrehozása az elsődleges kutatási feladat.