ROSTLINNÉ VIRY Nukleová kyselina obklopená proteinovým obalem (kapsidou, rostlinné viry zpravidla nemají membránový obal) Nukleová kyselina je infekční část (ne vždy samostatně) (ssRNA, méně dsRNA, ssDNA, dsDNA) Proteinová kapsida slouží k ochraně a přenosu NK Kódováno jen několik genů (x u bakteriofágů až 70) Vše ostatní pro pomnožení zajišťuje aparát hostitelské buňky

Virový genom - je velmi kompaktní - různá uspořádání a strategie exprese genetické informace (zpravidla více než jedna strategie) – tvorba a štěpení polyproteinů – segmentovaný genom (popř. i více virionů) – alternativní pročtení stop kodónu (translational readthrough) – alternativní posun čtecí fáze při translaci (frameshift) – překryvné čtecí rámce: alternativní počátky translace, protisměrná transkripce z obou vláken – IRES (iniciace translace nezávislá na čepičce a skenování)

Proteiny kódované rostlinnými viry různé viry se liší zastoupením jednotlivých proteinů Polymerázy nukleových kyselin (+ helikázy) Movement proteiny - pomáhají při mezibuněčném přenosu (virionu, virové NK) Kapsidové proteiny Proteázy - štěpení polyproteinů na funkční jednotky Supresory silencingu

Supresory RNA silencingu nezávislý vznik u většiny rostlinných virů - různý mechanismus účinku mohou se podílet na symptomech infekce (např. potlačením přirozených RNAi procesů při vývoji) Burgyán, Havelda 2011

př. supresor P19 (tombusvirus) – duální funkce homodimery P19 účinně vyvazují siRNA indukce exprese miR168 Burgyán, Havelda 2011

Virové kapsidy Kapsomery – strukturní podjednotky tvořící kapsidu - jeden či více kapsidových proteinů (stejného či odlišného typu) Základní tvary A. Helikální – kapsomery tvoří spirálovitě uspořádanou tyčku (TMV – tobacco mosaic virus) TMV

Virové kapsidy B. Polyhedrální – kapsomery obvykle tvoří rovnostranné mnohoúhelníky uspořádané do pravidelného mnohostěnu - nejčastěji se jedná o dvacetistěn (icosahedr) - kapsomery z různého počtu proteinů, různé sekvence, různé interakce

Taxonomie rostlinných virů DNA viry - transkripce RNA polymerázou II z dsDNA (genom či intermediát) dsDNA viry – replikace přes RNA intermediát reverzní transkripcí ssDNA viry – replikace přes dsDNA intermedát (hostitelskou DNA polymerázou)

Caulimoviridae odvozené od LTR TE (ORF, pořadí, replikace, tRNA primer) - jen výjimečně integrované = „endogenní pararetroviry“ – integráza? 35S transkript > genom cirkularizace replikace analogie s LTR retrotranspozóny

Replikační cyklus ssDNA virů – schopnost aktivovat buněčný cyklus! PROČ? replikační protein: štěpení (nick), vazba, spojení

RNA viry

DsRNA viry ssRNA viry Reoviry - Fytoreoviry - 12 dsRNA úseků, - vlastní polymeráza - transkripce volně v cytoplasmě (viroplasmě) - doplnění minus vláken až po enkapsidaci RT – Pseudoviry - další variace z retrotranspozónů klasické RNA viry - enkapsidace + či – RNA molekul RNA- : Rhabdo- a Bunyaviry všechny se množí i v hmyzích přenašečích polymeráza v kapsidě – PROČ? RNA+ : nejhojnější (Tombusviry, Bromoviry, Potyviry, Tobamoviry - TMV) ssRNA viry

Replikační cyklus RNA+ virů virová genomová ssRNA+ funguje jako mRNA a templát pro replikaci

Vícekomponentové viry - více typů virových partikulí (x segmentovaný genom) odlišné velikosti či obsah nukleové kyseliny zpravidla všechny typy nezbytné pro pomnožení viru př. Tobacco rattle virus krátké a dlouhé tyčky dlouhé – infekce a RNA replikace krátké – RNA kóduje kapsidový protein přenos hlísty

Infekce viry symptomy: odčerpávání látek, obranné reakce, vedlejší účinky virových supresorů silencingu - chronická degenerativní onemocnění snižující fitness chlorotické leze mozaika, skvrnitost oslabování růstu a chřadnutí zvýraznění žilkatiny nekrózy kroucení listů

Šíření virové infekce Na nového hostitele - při vstupu do buňky musí překonat ochrannou kutikulu a buněčnou stěnu - mechanické poranění, vítr, přímý kontakt, … - přenašeči – savý hmyz, hmyz, hlísti, houby, - roubování, srůsty kořenů, kokotice,… - vegetativní množení, i semena a pyl! V rámci napadené rostliny - cévními svazky (floémem) - plasmodesmy (movement proteiny)

Přenos prostřednictvím savého hmyzu Nepersistentní přenos • adsorbce na stylety, okamžitá infekčnost (specifická vazba na acrostyle) schopnost infekce minuty až hodiny Circulativní přenos • virus cirkuluje v těle přenašeče a vstupuje do slinných žláz • latentní perioda (hodiny až dny), infekčnost pozvolna klesá (mnoho dní) Propagativní přenos • replikace viru v přenašeči • latentní perioda (hodiny až dny), infekčnost až doživotní možnost přenosu do potomstva

Šíření virů plasmodesmy - prostřednictvím „movement proteinů (MP)“ • většina virů se šíří symplastem ve formě komplexu genomové nukleové kyseliny a nestrukturního movement proteinu (MP) • specifita MP často limituje hostitelské spektrum MP se může vázat na virovou NK a interakcí s rostlinnými proteiny umožnit průchod plasmodesmem MP se může vázat na plasmodesmus a umožnit průchod virionu - obecně zvyšovat jeho prostupnost (size exclusion limit)

Ochrana rostlin proti virům 1. Zabránění infekci 2. Vyloučení napadených rostlin 3. Produkce viruprostých rostlin ze semen (ne vždy), meristémových kultur 4. Hubení přenašečů 5. Vývoj resistentních kultivarů 6. Vyloučení alternativních hostitelů

VIROIDY tvořeny cirkulární ssRNA, nemají proteinový obal (kapsidu) velikost genomu nestačí pro kódování proteinů (359 b = 1/10 délky nejmenších RNA virů)

VIROIDY - symptomy infekce zřejmě důsledkem spuštění RNAi ovlivňující/postihující expresi rostlinných genů - onemocnění viroidy může být i latentní (zřejmě podobný původ s HDV - žloutenka typu D) Replikace hostitelskými enzymy DNA dep.(!) RNA Pol II - zřejmě mechanismem valivého kruhu u některých hammer-head ribozymová aktivita (samoštěpení konkatemerů) př. Potato Spindle Tuber (1. osekvenovaný eukaryotický patogen)

Hammerhead Ribozyme žluté nukleotidy a přítomnost tří krátkých úseků dsRNA jsou podmínkou štěpení Místo štěpení H = A,C,T N N C G A U A A H G N N N N N G N C N’ N’ N’ N’ N’ C N’ G C A U G G N A

Využití Hammerhead Ribozymu pro štěpení jiného vlákna RNA Místo štěpení Oranžově – sekvenční předpoklady štěpené RNA H = A,C,T N N C G A U A Štěpená RNA A H G N N N N N G N C N’ N’ N’ N’ N’ C N’ G C A U Vnesená RNA G G N A