ГЛАВА 5. ВИРОИДЫ

Болезни, вызываемые вироидами, не имеют существенных отличий от других вирусных болезней растений. Первой из них,, привлекшей внимание вирусологов, явилась веретеновидность. клубней картофеля (BKK), позже были обнаружены болезни цитрусовых (экзокортис цитрусовых) и др.

Естественно, ЧТО ВИрОИДЫ не имеют собственных фермен­тов репликации РНК, она должна осуществляться клеточными ферментными системами. Как это происходит, пока неясно,, хотя логично предположить существование репликативного интермедиата в виде матрицы РНК, комплементарной вири­онной или двунитевой РНК. Такая двунитевая PHK была вы­делена из зараженных PSTVтоматов с помощью электрофо­реза в полиакриламидном геле и ДНК — РНК-гибридизации.. На циркулярной или линейной нити репликативного интерме­диата обнаружены множественные нити вновь синтезируемой дочерней РНК. Таким образом, моделью репликации PHK ви­роидов может служить вращающийся круг [Owens R., Die­ner T., 1982]. Нельзя, одна'ко, исключить и другой возможно-

6Ь

сти —репликации через ДНК-интермедиат, о чем косвенно свидетельствует чувствительность ее к актиномицину D.

В этом отношении представляет определенный интерес изу­чение вироида болезни каданг-каданг, поражающей кокосовые пальмы на Филиппинах. При изучении этой болезни были об­наружены 4 вида низкомолекулярных РНК, состоящие из 250 и 500 нуклеотидов (ранние стадии болезни), 300 и 600 нук­леотидов (поздние стадии).

Как уже указывалось, вторичная структура вироидов весь­ма сложна и включает в себя многочисленные комплементар­ные участки, что также делает возможным формирование ди­меров [Diener T., 1986]. По результатам секвенирования у ви­роидов предположено существование 5 доменов: консерватив­ный центральный район, район патогенности, домен вариа­бельный, два терминальных домена, взаимно обменивающихся между вироидами. Реаранжировка доменов иллюстрируется на примере вироида болезни каданг-каданг кокосовой пальмы, который .появляется de novo при каждой инфекции. Этот ме­ханизм объясняет происхождение вироидов и вирусов, когда осуществляется обмен между PHK патогена и «хозяина» [Keese P. et al., 1985]. На рис. 4 и 5 показано строение доме­нов вироидов, приведенных в табл. 4.

Таким образом, вироиды являются автономными фрагмен­тами (их не хочется даже назвать генами) генетического ма­териала клеток, транскрибированного в однонитевую PHK- •Сложность их вторичной структуры обеспечивает защиту ви­роидов от нуклеаз и возможность молекулярной эволюции. До сих пор не ясно, что лежит в основе патогенеза вызываемых ими заболеваний. Скорее всего это не первичное свойство ге­нетических элементов, от которых произошли вироиды, а при­обретенное свойство, возможно, создавшее этим автономным структурам эколого-эволюционные преимущества.

Имеются веские основания предполагать, что вироиды про­исходят от интронов или транспозонов — подвижных генетиче­ских элементов. В пользу этой гипотезы свидетельствует струк­турное сходство вироидов и транспозонов.

Рис. 4. Структура вироида (схема).

Показаны 5 участков гомологии между вироидами;- стрелками показаны инвертиро* ванные повторы; 1 — левосторонний концевой участок; 2 — участок патогенности; 3 — консервативный центральный нуклеоид; 4 — вариабельный участок; 5 — правосторон­ний концевой участок.

Рис. 5. Вторичная структура центрального консервативного участка различ­ных вироидов.

Объединенные последовательности консервативны во всех вироидах; 1 —PSTV. TPMV∙. 2 — CEV, TASV'3—CCCV; 4 — HSV.

хризантем (CSV) — обнаружены 5 сходных последовательно­стей размером 11—'15 нуклеотидов, в целом их гомология со­ставляет 73—83%. При этом обнаружены последовательности, типичные для концов транспозонов, а также инвертированные последовательности, оканчивающиеся динуклеотидами УГ и ЦА. На основании этих данных предполагается [Kiefer М. et al., 1983], что вироиды происходят от транспозонов или рет­ровирусных провирусов, утративших внутренние кодирующие- области. Выдвинута гипотеза, согласно которой вироиды, пред­ставляющие собой ковалентно-замкнутые кольцевые молекулы PHK с молекулярной массой 1,1 XlO⁵—1,3?10⁵, произошли в результате кольцевания отрезанных интронов. Такая модель

"Таблица 4. Вироиды и их изоляты с установленной нуклеотидной ■последовательностью

/выдвинута на основании изучения вироида веретеновидности клубней картофеля [Diener T., 1986; Dinter-Gottlieb F., 1986].

C другой стороны, вироиды по ряду свойств сближаются с !некоторыми сателлитными вирусами, а обе группы структур — с интронами ядерной и митохондриальной ДНК [Gollmer С.

Сателлиты вирусов растений имеют небольшую РНК, от ■400 нуклеотидов и более, размножаются в присутствии хелпер- гвирусов групп кукумовирус, неповирус, собемовирус, томбус- вирус. РНК-сателлит вируса кольцевой пятнистости табака имеет молекулярную массу 115 000 и состоит из 352 нуклео­тидов. Инкапсидир.уется только плюс-нить в мономерной или тмультимерной форме [Gerlach W. et al., 1986]. Вирус-хелпер

Рис. 6. Схематическое изображение возможного спаривания консервативных последовательностей интронов PARNA5 в сравнении с интронами митохонд­рий. В рамку включены консервативные последовательности.

относится к неповирусам и обеспечивает не только реплика­цию сателлитной РНК, но и ее инкапсидацию, причем вирус- сЬтеллит снижает патогенные свойства поддерживающего его вируса. Димерные формы PHK при автолизе образуют две ак­тивные молекулы PHК-сателлитов [Buzayan J. et al., 1986].

Наряду с вирусами-сателлитами РНК-содержащих вирусов часто «сопровождают» сателлитные PHK- Так, провирус коль­цевой пятнистости табака ассоциируется с кольцевидной са­теллитной РНК, которая'реплицируется основным вирусом по типу «катящегося круга» (rolling circle).Подобного рода са­теллитные PHK получили обозначение вирусоидов, часто об­наруживаемых в зараженных вирусами растениях [Lin­thorst H., Kapar J., 1984]. Сателлитная PHK (РНК2), выяв­ляемая в растениях, пораженных еобемовирусами, отличается от их PHK (PHKl)., которая имеет линейное строение и мо­б-1536

65

лекулярную массу l,4?10⁶.

Вирус-сателлит некроза табака размножается в присут­ствии основного вируса, однако кодирует собственный капсид­ный белок. В то время как вирус некроза табака имеет коэф­фициент седиментации 130S, вирус-сателлит осаждается при 58S. Серологические белки обоих вирусов не имеют никакого родства; размер вирионов около 30 нм, сателлита— 17 нм. Са­теллитная PHK имеет молекулярную массу 0,4?10⁶, что соот­ветствует 1200 нуклеотидам [Kassanis В., 1981]. При изучении сателлитной PHK вируса мозаики огурца была показана боль­шая степень ее гомологии с З'-концевой частью тРНК и соот­ветствующих генов растения [Gordon K∙, Symons R., 1983].

Выявлены своеобразные соотношения между квадрапар- титным вирусом хронического паралича пчел и его сателли­том. Их капсидные белки разные и серологически не имеют родства. Вирус хронического паралича пчел является хелпе­ром ассоциированного с ним вируса-сателлита, не способного к самостоятельной репродукции. При совместном заражении происходит конкуренция за использование полимеразы, в свя­зи с чем титр вируса-хелпера снижается [Ball В. et al., 1985].

Таким образом, вироиды и вирусоиды могут рассматривать­ся как самые начальные стадии образования автономных ге­нетических структур, из которых впоследствии могут развить­ся классические вирусы. Их происхождение от клеточных ге­нетических элементов несомненно, вместе с тем уже на этой первоначальной стадии они характеризуются автономией эво­люции.