Vírus do mosaico do tabaco: características, estrutura, replicação

Vírus do mosaico do tabaco: características, estrutura, replicação

O vírus do mosaico do rapé ( TMV , do inglês Tobacco Mosaic Virus ) é um vírus de RNA de plantas que causa o aparecimento de manchas marrons nas folhas de rapé de plantas e outras culturas de interesse econômico, como tomate e outras Solanaceae.

Seu nome deriva do padrão de manchas que causa nas plantas infectadas, descrito como um “mosaico”. É o primeiro vírus que foi identificado e descrito na natureza, eventos que ocorreram entre o final do século XIX e o início do século XX, ou seja, há mais de um século.

Estima-se que as perdas de tabaco pelo vírus do mosaico do tabaco sejam de cerca de 1%, à medida que plantas mais resistentes são cultivadas. No entanto, outras culturas, como o tomate, por exemplo, sofrem perdas superiores a 20% devido à doença causada pelo TMV.

Um dos principais problemas agronômicos relacionados a esse vírus tem a ver com o fato de que ele pode viver mesmo quando a planta que o hospeda morre e, além disso, que suporta altas temperaturas, de modo que sua eliminação de uma cultura ou da uma estufa é bastante desafiadora.

No entanto, o vírus do mosaico do tabaco provou ser muito útil como:

– Modelo simbólico e didático para expor as características essenciais que definem vírus

– Protótipo para investigar a biologia de plantas hospedeiras de parasitas, especialmente tabaco

– Ferramenta para o estudo de interações patógeno-hospedeiro e tráfego celular

– Ferramenta biotecnológica para a expressão de proteínas de interesse farmacêutico no tabaco.

Descoberta

Desde a sua identificação, o vírus do mosaico do tabaco tem desempenhado um papel importante no estabelecimento do campo da virologia, pois foi o primeiro vírus identificado e descrito na história.

Tudo começou em 1879, quando o químico agrícola alemão Adolf Meyer se dedicou ao estudo de algumas doenças que afetavam o tabaco.

Este cientista demonstrou que uma doença que causava o aparecimento de manchas nas folhas de tabaco poderia ser transmitida de uma planta doente para uma saudável, apenas esfregando as folhas da última com um extrato da primeira.

Meyer chamou isso de “doença do mosaico do tabaco” e inicialmente sugeriu que o agente etiológico (aquele que o produziu) era de origem bacteriana, apesar de ele não ter conseguido isolá-lo ou cultivá-lo experimentalmente in vitro .

Descoberta do primeiro vírus

O crédito pela descoberta de partículas virais é merecido por Dmitry Ivanovsky, um microbiologista russo que investigou a doença do mosaico do tabaco entre 1887 e 1890, descobrindo que o agente causador da doença era tão pequeno que podia passar por minúsculos poros. de um filtro de porcelana, onde as bactérias não podiam passar.

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Com este evento, Ivanovsky determinou que a doença se devia a um “vírus filtrável”, retirando o termo “vírus” da palavra latina para “veneno”.

O trabalho de Ivanovsky foi posteriormente confirmado, em 1895, pelo holandês Willem Beijerinck, que demonstrou transmissão em série do vírus (de planta para planta) usando a seiva filtrada de plantas doentes.

O trabalho de Beijerinck serviu ainda para provar que não era simplesmente uma toxina química, mas um agente vivo capaz de se auto-replicar.

Entre 1927 e 1931, dois cientistas do Instituto Boyce Thompson, na Filadélfia, Vinson e Petri, concentraram o vírus por precipitação usando os métodos usados ​​para purificação de proteínas.

Mais tarde, em 1935, Stanley purificou o vírus e conseguiu cristalizar partículas em forma de agulha altamente infecciosas e altamente ativas, marcando um evento sem precedentes no qual uma entidade “viva” poderia ocorrer em um estado cristalino.

Anos mais tarde, com a colaboração e o trabalho de vários cientistas, o vírus do mosaico do tabaco foi determinado como um vírus de RNA de banda única, com aparência ou morfologia filamentosa.

Caracteristicas

– É um vírus simples de RNA de banda cujos virions ou partículas virais têm a forma de bastonetes

– Seu genoma, assim como a maioria dos vírus, é protegido por uma camada protéica

– Pertence à família Virgaviridae e ao gênero Tobamovirus

– Infecta as plantas de tabaco e também algumas plantas relacionadas, especialmente os nightshades (batata, tomate, berinjela, etc.), adicionando mais de 200 possíveis hospedeiros

– É extremamente estável e pode permanecer em superfícies diferentes por um longo tempo

– Nas plantas infectadas, esse vírus se acumula em títulos consideravelmente altos

– Os sintomas que causa em plantas doentes são visíveis e fáceis de identificar

Estrutura

O vírus do mosaico do tabaco, como discutido, é um vírus de RNA de banda única (fita simples) cujas partículas virais são em forma de bastonete.

Cobertura proteica

A estrutura característica de cada partícula viral é dada por um revestimento de proteína formado por uma hélice destro de subunidades de uma proteína conhecida como “proteína de revestimento”.

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Esse envelope possui aproximadamente 2.130 subunidades de proteínas, o que resulta em uma partícula viral com tamanho médio de 300 nm de comprimento, diâmetro de 18 nm e um centro oco com um raio de 2 nm, onde o genoma ocupa um raio próximo a 4nm.

Genoma

O RNA genômico é imprensado entre voltas sucessivas da hélice que compõe o envelope, ligando três de seus nucleotídeos a cada subunidade protéica e, portanto, sendo completamente coberto por proteínas.

O referido genoma tem 6.395 nucleotídeos de comprimento e possui um “capuz” invertido de 7-metil-guanosinas anexado à sua extremidade 5 ‘através de uma ligação trifosfato.

A informação codificada no genoma do TMV corresponde a 4 genes que codificam 4 produtos diferentes:

– Duas proteínas associadas à replicação, uma 126 kDa e a outra 183 kDa, traduzidas diretamente do RNA do vírus

– Uma proteína de movimento (MP, da English Movement Protein ) e uma proteína estrutural ou de revestimento (CP, da English Coat Protein ), que são traduzidas a partir de RNAs “subgenômicos”

Uma infecção bem-sucedida pelo TMV envolve a cooperação desses quatro produtos multifuncionais com muitos dos componentes celulares da planta hospedeira, especialmente com a membrana celular e o citoesqueleto.

Replicação

Para entender o mecanismo de replicação do TMV, é necessário entender alguns aspectos da infecção por esse vírus.

Infecção inicial

O TMV entra na planta apenas através de feridas mecânicas que “abrem” temporariamente a membrana plasmática ou causam eventos de pinocitose.

A infecção pode ocorrer por feridas causadas pela manipulação com mãos infectadas e por instrumentos de poda infectados, etc., mas raramente é transmitida por insetos.

Uma vez no citosol, as partículas virais são desmontadas e liberam seu RNA genômico, que é reconhecido pela célula como se fosse seu próprio RNA e é traduzido por enzimas citosólicas especializadas para esse fim.

A “capa” de metil-guanosina do RNA genômico do TMV é de extrema importância para esse processo, pois consegue “desviar” o sistema de “vigilância” da célula e promover sua interação com outros componentes celulares.

O número de partículas virais montadas aumenta rapidamente e elas podem deixar a célula infectada e infectar outras células vizinhas através de plasmodesmos, que são “canais” que conectam o citosol de uma célula com o das células que o cercam.

Eventualmente, as partículas virais atingem o sistema de translocação da planta, ou seja, o xilema e o floema, dispersando-se por toda a planta.

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Como é o processo de replicação?

O vírus do mosaico do tabaco usa seu genoma como modelo para sintetizar cadeias complementares negativas que servem como modelo para a síntese de um grande número de cadeias positivas.

Esses modelos também são usados ​​para a síntese de RNAs mensageiros “subgenômicos” contendo os quadros de leitura abertos para as proteínas MP e CP.

As duas proteínas associadas à replicação que são codificadas no RNA genômico do TMV têm domínios metil-transferase, helicase e RNA polimerase dependente de RNA.

Parece ocorrer replicação em um complexo associado à membrana do retículo endoplasmático que contém essas proteínas, a proteína de movimento (MP), o RNA viral e outras proteínas da planta hospedeira.

Sintomas

Os sintomas do vírus do mosaico do tabaco variam amplamente de uma espécie para outra. Em outras palavras, eles dependem consideravelmente do tipo de planta hospedeira e, além disso, da cepa do vírus, do “background” genético da planta e das condições ambientais em que ela é encontrada.

Os sintomas geralmente aparecem cerca de 10 dias após a infecção inicial e são:

– Aparência de manchas marrons ou amareladas com um padrão de mosaico nas lâminas das folhas

– Necrose

– Crescimento atrofiado

– Enrolamento das folhas

– Amarelecimento dos tecidos

– Baixo desempenho na produção de frutas e até aparência de frutas danificadas e deformadas

– Atraso no amadurecimento das frutas

– A cor dos frutos não é uniforme (especialmente no tomate)

Referências

  1. Butler, PJG (1999). Auto-montagem do vírus do mosaico do tabaco: o papel de um agregado intermediário na geração de especificidade e velocidade. Transações Filosóficas da Sociedade Real de Londres. Série B: Ciências Biológicas, 354 (1383), 537-550.
  2. Liu, C. & Nelson, RS (2013). A biologia celular da replicação e movimentação do vírus do mosaico do tabaco. Fronteiras em ciência das plantas, 4, 12.
  3. Mphuthi, P. (2017). Sintomas, transmissão e controle do vírus do mosaico do tabaco. Semanal do Agricultor, 2017 (17014), 60-61.
  4. Rifkind, D. & Freeman, G. (2005). O Nobel ganhou descobertas em doenças infecciosas. Elsevier.
  5. Scholthof, KBG (2000). Lições em patologia de plantas: vírus do mosaico do tabaco. Instr. Fitossanitária
  6. Scholthof, KBG (2004). Vírus do mosaico do tabaco: um sistema modelo de biologia vegetal. Annu. Rev. Phytopathol., 42, 13-34.
Categorias Biologia

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