El virus del moteado clorótico del caupí , conocido por la abreviatura CCMV, es un virus que infecta específicamente a la planta del caupí o guisante de ojos negros . Las hojas de las plantas infectadas desarrollan manchas amarillas, de ahí el nombre "clorótico". Similar a su virus "hermano", el virus del mosaico del caupí (CPMV), el CCMV se produce con un alto rendimiento en las plantas. En el hospedador natural, se pueden producir partículas virales en 1 a 2 mg por gramo de tejido foliar infectado. Perteneciente al género bromovirus, el virus del moteado clorótico del caupí (CCMV) es un pequeño virus esférico de las plantas. Otros miembros de este género incluyen el virus del mosaico del bromo (BMV) y el virus del moteado de la haba (BBMV).
Virus del moteado clorótico del caupí | |
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Clasificación de virus | |
(no clasificado): | Virus |
Reino : | Riboviria |
Reino: | Orthornavirae |
Filo: | Kitrinoviricota |
Clase: | Alsuviricetes |
Pedido: | Martellivirales |
Familia: | Bromoviridae |
Género: | Bromovirus |
Especies: | Virus del moteado clorótico del caupí |
Historia
Bancroft y col. en 1967 describió los primeros experimentos para aislar y caracterizar el virus. Desde entonces, debido a la relativa facilidad con la que se cultiva y se aísla, muchos investigadores han centrado su atención en el virus. El interés de la comunidad científica por este virus también se debe a una propiedad conspicua: es posible desmontar el virus y eliminar el material genético, el ARN. Luego, bajo un pH ligeramente ácido y con cantidades relativamente altas de sales, es posible estimular el autoensamblaje de las subunidades de proteínas, en una capa de tamaño idéntico al del virus. Esto produce una cápside vacía que tiene varias propiedades interesantes. Se informa de varios intentos exitosos de incorporar otros materiales, como cristales inorgánicos, dentro de la cápside. Esto podría dar lugar a posibles tratamientos farmacológicos en el futuro.
Genoma y estructura
CCMV está compuesto por una cápside proteica icosaédrica (T = 3) [1] que tiene 28 nm de diámetro. Esta cápside está formada por 180 subunidades de proteínas idénticas, cada una con una estructura primaria de 190 residuos de aminoácidos. Hay tres subunidades distribuidas sobre la cubierta del virus, A, B y C. Las subunidades A están organizadas en pentámeros y las subunidades B y C juntas en hexámeros. La capa del virus está formada por 12 pentámeros y 20 hexámeros. Dentro de la cápside se encuentra el genoma (+) ssRNA que consta de alrededor de 3000 nucleótidos. [2] El genoma se divide en tres partes (ARN-1-3) con una porción subgenómica denominada ARN4. [1] El ARN-1, de alta densidad, está rodeado por su propia cápside. El ARN-2, con una densidad ligera, también tiene su propia cápside. Debido a que el ARN-3 y el ARN-4 son de densidad media, están encapsulados juntos. Se cree que el ARN-1 y el ARN-2 están involucrados en la replicación viral, mientras que el ARN-3 tiene un papel en la propagación de la infección por toda la planta. [3] Cuando el ARN-3 es deficiente, la replicación del virus todavía ocurre, solo a un nivel significativamente reducido. Debido a estas cuatro especies de moléculas de ARN monocatenarias de sentido positivo, el genoma del CCMV codifica cuatro genes separados. [2]
La lipofectamina es un reactivo que se usa en el laboratorio para ayudar en la transfección, lo que permite que el ADN extraño ingrese a la célula objetivo. En un estudio de Garmann et al. encontraron que las cápsides virales CCMV son muy robustas, permaneciendo intactas incluso después del tratamiento con RNasa en ausencia de lipofectamina. [2]
Entrada en la célula huésped e interacción
No se sabe mucho sobre la interacción entre el virus de la planta y la célula huésped debido a la dificultad de estudiar organismos con paredes celulares. Un estudio examinó las interacciones entre CCMV y protoplastos de caupí y descubrió que dependía de una unión inespecífica, que se basaba principalmente en interacciones electrostáticas entre la membrana plasmática y las partículas del virus, específicamente vesículas cargadas negativamente y el brazo N-terminal cargado positivamente de las proteínas de la cubierta viral. etiquetado adicionalmente al CCMV como un virus endocítico. También aprovecha las lesiones de la membrana para introducir partículas virales en la célula. En general, la infección más eficaz se produjo por internalización a través de lesiones de la membrana del huésped. [4]
Una proteína específica, ORF3a, es una proteína de movimiento presente en el genoma del CCMV que ayuda a transportar el genoma viral a las células vegetales vecinas utilizando los plasmodesmos. Esto permite que el virus eluda la barrera de la pared celular del huésped e infecte efectivamente al huésped. El movimiento de CCMV no requiere gemación porque las estructuras de los túbulos agrandan los plasmodesmos lo suficiente como para permitir el paso directo de la cápside viral a través de la pared celular. [5]
La infección por virus típica implica un aumento exponencial de la concentración de virus seguido de una rápida disminución de la replicación del virus. En presencia de deficiencia de ARN 3, la replicación del virus todavía ocurre, solo a un nivel significativamente reducido. También se cree que es responsable de una proporción baja de proteína de cubierta a ARN viral.
Ciclo de replicación
Después de la entrada del virus, la cápside de la proteína es degradada por la célula huésped y esto permite el desempaquetado del ARN viral. El ARN1 y el ARN2 codifican la proteína 1a y 2a-polimerasa, respectivamente, y ambas se expresan para producir proteínas de replicación viral dentro de la célula. [6] El proceso de replicación real ocurre en vesículas de membrana creadas a partir de invaginaciones de la membrana del retículo endoplásmico del hospedador. El ARN viral se replica en un genoma de ARNdc utilizando una polimerasa de ARN dependiente de ARN. El dsRNA recién sintetizado se usa para transcribir más (+) ssRNA de la hebra de ARN molde (-) y la hebra de ARN (+) existente se replica para producir muchas copias para usar como ARNm traducible. Durante este proceso, el ARN4 subgenómico también se traduce para producir proteínas de la cápside viral. Usando las copias recién sintetizadas de (+) ssRNA y proteínas de la cápside, el virus se ensambla dentro de la vesícula. [7]
Recombinación
Tras la infección conjunta de las células huésped de la planta con dos mutantes de deleción del gen CCMV diferentes , los genomas de virus de ARN funcionales pueden regenerarse mediante reparación por recombinación homóloga . [8] Es probable que el mecanismo de recombinación sea el cambio de cadena (elección de copia) durante la replicación del ARN viral. La rapidez y frecuencia de esta recombinación sugiere que tal rescate del genoma es probablemente significativo en poblaciones naturales de CCMV. [8]
Montaje y liberación
El ensamblaje de un virus es clave para su eficacia, ya que debe ser lo suficientemente estable para proteger su genoma antes de entrar en la célula y lo suficientemente lábil como para liberar su contenido genético en la célula objetivo a medida que se desmonta. El ARN monocatenario se enhebra a través de pequeños poros que ya están presentes en la cápside. A pH neutro, la proteína de la cápside se une reversiblemente al ARN formando un complejo precápsido. Este consiste en ARN rodeado por suficientes proteínas de la cápside (CP) para neutralizar las cargas negativas del esqueleto de fosfato de ARN. Cuando se produce la acidificación, se produce un cambio conformacional irreversible que produce el producto final de una cápside icosaédrica. Esto se hace enviando cualquier exceso de CP del ARN al exterior de la nueva cápside. Este proceso depende de la basicidad del CP debido a su motivo N-terminal rico en arginina (ARM) y la densidad de carga negativa exterior de la cápside. La proteína de la cápside también participa en el movimiento viral, la transmisión, la expresión de síntomas y los hospedadores objetivo. [9] Como se vio anteriormente, el montaje de CCMV es un mecanismo dependiente del pH y también lo es el desmontaje. A un pH de 5, el CCMV es estable, pero a un pH de 7,0 y sin iones como Ca2 + o Mg2 + se produce un hinchamiento del diámetro de la cápside. Esto crea aberturas en la cápside, pero el ARN viral no se libera en este momento, lo que permite revertir este proceso. Esto es importante porque se ha descubierto que los iones de calcio son esenciales para la estabilidad viral. Aunque el ARN no se libera espontáneamente, cuando se produce hinchazón y el virus se encuentra en un entorno adecuado para la infección, la hinchazón provocará la liberación de ARN en el citoplasma de una célula diana. [10]
La figura de la derecha ilustra CCMV en condiciones ácidas (a) y CCMV a medida que cambia el pH y se produce la hinchazón (b), esto permite interacciones electrostáticas, lo que mejora aún más la capacidad del virus para infectar a un huésped.
Sintomatología
Se ha observado que este virus infecta solo células vegetales, específicamente caupí. El síntoma principalmente observado de CCMV es la clorosis brillante, o coloración amarilla, en las hojas de la planta, conocida como cepa CCMV-T. Esta clorosis se ha observado como un efecto menos severo, produciendo una coloración verde claro al infectar plantas con una cepa atenuada, denominada CCMV-M. Los resultados de un experimento realizado por de Assis Filho et al. indicó que este síntoma principal fue causado por el aminoácido en la posición 151 de la proteína de la cubierta de la cápside. [11]
Vectores y transmisión
Se ha encontrado que el CCMV es transmitido por el escarabajo de la hoja del frijol, Cerotoma trifurcata , y el escarabajo manchado del pepino, Diabrotica undecimpunctata howardii. CCMV afecta frijoles y caupí, pero se ha encontrado que la replicación viral es mucho mayor cuando un virus se adquiere y se transmite a frijoles en lugar de caupí. [12]
Como se discutió en la sección "Ensamblaje y Liberación", CCMV se estabiliza en condiciones ácidas (pH = 5.0). Se cree que los intestinos de los insectos proporcionan las condiciones ácidas para permitir la transmisión y estabilidad de CCMV. [13]
Estudios recientes en levadura
En diciembre de 2018, la replicación de CCMV se reconstituyó por completo en Saccharomyces cerevisiae , un tipo de levadura. En este experimento, se encontró que la proteína 1a era el único factor viral necesario para inducir la invaginación del retículo endoplásmico y comenzar el proceso de replicación. Se encontró que la polimerasa 2a era reclutada por la proteína 1a después de la formación de la esférula de replicación. Se observó una limitación para la replicación de CCMV en S. cerevisiae , y esto se debió a la falta de replicación del ARN-3. La importancia de este experimento se extiende más allá del alcance de los resultados, porque S. cerevisiae es un organismo modelo popular para la inoculación viral y puede abrir vías para futuras investigaciones con CCMV. [6]
Virus asociados
Los siguientes virus están estrechamente relacionados con CCMV y son miembros del género Bromovirus: [14]
- Virus del moteado de la haba
- Virus del mosaico de Brome
- Virus de la mancha amarilla de Cassia
- Virus melandrium yellow fletch
- Virus latente de la belleza primaveral
Referencias
- ↑ a b Speir JA, Munshi S, Wang G, Baker TS, Johnson JE (enero de 1995). "Estructuras de las formas nativas e hinchadas del virus del moteado clorótico del frijol caupí determinadas por cristalografía de rayos X y microscopía crioelectrónica" . Estructura . 3 (1): 63–78. doi : 10.1016 / S0969-2126 (01) 00135-6 . PMC 4191737 . PMID 7743132 .
- ^ a b c Garmann RF (2014). El autoensamblaje del virus del moteado clorótico del caupí . Tesis y disertaciones electrónicas de UCLA (Tesis). UCLA . Consultado el 10 de marzo de 2019 .
- ^ Horst RK (2008). "Punteado amarillo de frijol = Bromovirus moteado clorótico del caupí Punteado amarillo = Bromovirus moteado clorótico del frijol". Manual de enfermedades de las plantas de Westcott (Séptima ed.). Springer Holanda. págs. 610 . doi : 10.1007 / 978-1-4020-4585-1_986 . ISBN 9781402045844.
- ^ Roenhorst, Johanna (10 de octubre de 1989). Etapas tempranas en la infección por el virus del moteado clorótico del caupí (Tesis) . Consultado el 11 de marzo de 2019 .
- ^ "ORF3a - proteína de movimiento - virus del moteado clorótico del caupí (CCMV) - gen y proteína ORF3a" . www.uniprot.org . Consultado el 10 de marzo de 2019 .
- ^ a b Sibert BS, Navine AK, Pennington J, Wang X, Ahlquist P (26 de diciembre de 2018). "Proteínas de replicación de bromovirus moteado clorótico de caupí apoyan la replicación de ARN selectiva de plantilla en Saccharomyces cerevisiae" . PLOS ONE . 13 (12): e0208743. Código bibliográfico : 2018PLoSO..1308743S . doi : 10.1371 / journal.pone.0208743 . PMC 6306254 . PMID 30586378 .
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- ^ "Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV)" . talk.ictvonline.org . Consultado el 12 de marzo de 2019 .
Otras lecturas
- Meijer S, Feenstra A. "Visión general de CCMV" . Página de inicio de bioquímica . Universidad de Wageningen. Archivado desde el original el 29 de noviembre de 1996.
- Bancroft JB, Hiebert E (junio de 1967). "Formación de una nucleoproteína infecciosa a partir de proteína y ácido nucleico aislado de un pequeño virus esférico". Virología . 32 (2): 354–6. doi : 10.1016 / 0042-6822 (67) 90284-X . PMID 6025882 .
- Douglas T, Young M (mayo de 1998). "Encapsulación huésped-huésped de materiales mediante jaulas de proteínas de virus ensambladas". Naturaleza . 393 (6681): 152-155. Código Bibliográfico : 1998Natur.393..152D . doi : 10.1038 / 30211 . S2CID 205000305 .
- Destito G, Yeh R, Rae CS, Finn MG, Manchester M (octubre de 2007). "Orientación mediada por ácido fólico de las partículas del virus del mosaico del caupí a las células tumorales" . Química y Biología . 14 (10): 1152–62. doi : 10.1016 / j.chembiol.2007.08.015 . PMC 2293326 . PMID 17961827 .
- Steinmetz NF, Evans DJ (septiembre de 2007). "Utilización de virus vegetales en bionanotecnología". Química orgánica y biomolecular . 5 (18): 2891–902. doi : 10.1039 / b708175h . PMID 17728853 . S2CID 13932612 .
enlaces externos
- ICTVdB - La base de datos universal de virus: virus del moteado clorótico del caupí
- Grupos familiares: el método Baltimore