Белок движения

TMV MP30 локализуется в плазмодесмах при слиянии с GFP . Это изображение было получено с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии

Белок движения (МП) — это специфический белок, кодируемый вирусом , который, как полагают, является общей чертой геномов растений . Чтобы вирус заразил растение, он должен иметь возможность перемещаться между клетками , чтобы распространяться по всему растению. Клеточные стенки растений делают это перемещение/распространение довольно сложным, и поэтому для этого должны присутствовать белки движения. Белки движения обеспечивают локальное и системное распространение вируса по всему растению. ^[1] МП были впервые изучены на вирусе табачной мозаики (ВТМ), где было обнаружено, что вирусы не могут распространяться без присутствия определенного белка. ^[1] В целом, вирусы растений сначала перемещаются внутри клетки от мест репликации к плазмодесмам (ПД). Затем вирус может пройти через ПД и распространиться на другие клетки. Этот процесс контролируется МП. Различные МП используют разные механизмы и пути для регулирования распространения некоторых вирусов. ^[2] Почти все растения экспрессируют по крайней мере один МП, в то время как некоторые могут кодировать много разных МП, которые помогают в передаче вируса от клетки к клетке. ^[3] Они служат для увеличения пределов исключения размера (SEL) плазмодесм, что позволяет вирусу распространяться более широко. ^[4]

Регуляция белка движения вируса растений

Вирусные MP могут подвергаться некоторой регуляции. Они могут фосфорилироваться растительными протеинкиназами, которые могут инактивировать вирусные MP и обеспечивать путь для посттрансляционной модификации и регуляции вирусного движения. ^[3] Фосфорилирование также может способствовать регуляции вирусной инфекционности. Функция плазмодесм может регулировать стабильность комплексов MP-vNA, которые образуются для вирусов, транспортируемых через белок движения. Фосфорилирование во время транспорта вируса табачной мозаики-MP-vRNA может отвечать за роль в регуляции степени инфекционности вируса. ^[5]

Функция белков движения

Белки движения могут помочь в раскрытии ключевых механизмов, которые помогают контролировать и регулировать транспорт макромолекул внутри и между растительными клетками. MP могут использовать плазмодесмы, однако они также способны изменять и перехватывать межклеточные каналы в зависимости от того, полностью ли они дифференцированы или являются развивающимися клетками. Когда MP активно экспрессируются, барьер клеточной стенки для перемещения вирусов растений устраняется, что может означать, что белки движения могут играть роль в изменении архитектуры клетки. MP и другие вирусные компоненты могут взаимодействовать с эндомембранной системой вместе с цитоскелетной сетью прямо перед тем, как вирус пересекает клеточную стенку. Эти взаимодействия происходят для того, чтобы идентифицировать вирусный геном и направить его к клеточной стенке для транспортировки. Различные кодируемые вирусом MP отвечают за вмешательство в плазмодесмальное гейтирование. Исследования показали, что в белках движения могут быть даже плазмодесмальные последовательности нацеливания, и что эти белки могут даже служить инструментами для идентификации определенных компонентов плазмодесм. ^[4] Не было обнаружено большого сходства в последовательностях MP, которые принадлежат к различным таксономическим группам вирусов растений. Кроме того, некоторые транспортные системы для вирусов нуждаются только в одном MP, в то время как другим могут потребоваться дополнительные кодируемые вирусом белки для облегчения транспортировки вирусных геномов. ^[2]

Механизмы движения белков

Существует несколько различных механизмов, которые могут использовать MP. Было показано, что MP 30 кДа, обнаруженный в TMV, прототип суперсемейства MP 30K, изменяет предел исключения размера PD. Он также способен связывать одноцепочечные РНК и может проходить через плазмодесмы как комплекс RNP, содержащий вирусную геномную РНК. Некоторые MP имеют необходимые белковые мотивы для перемещения от клетки к клетке без помощи других вирусспецифических белков. Эти MP способны упорядочивать неспецифическое связывание РНК и помогать перемещению других вирусов, которые не способны транспортировать себя. Другой тип механизма MP включает перемещение внутренних структур плазмодесм, таких как десмотрубочка, и передачу целых вирионов из инфицированных клеток в соседние клетки. ^[6]

Происхождение и эволюция

Белки движения суперсемейства 30K, одной из наиболее распространенных групп MP, обнаруженных в вирусах из 16 различных семейств, разделяют консервативный домен складки желе-ролла с капсидными белками (CP) небольших икосаэдрических РНК- и ДНК-вирусов, в частности, тех, которые заражают растения. ^[7] Было высказано предположение, что MP 30K эволюционировали посредством дупликации или горизонтального приобретения гена CP в вирусе, который заразил предка сосудистых растений, с последующей экзаптацией одного из паралогичных CP. В ходе последующей совместной эволюции вирусов с диверсифицирующимися сосудистыми растениями гены MP 30K подверглись взрывному горизонтальному распространению среди появляющихся вирусов растений, что привело к диверсификации суперсемейства MP 30K и формированию современного растительного вирома. ^[7]

Ссылки

^ ab Mushegian, AR; Elena, SF (2015-07-01). «Эволюция белков движения вирусов растений из суперсемейства 30K и их гомологов, интегрированных в геномы растений». Вирусология . 72 (476): 304–315 . doi : 10.1016/j.virol.2014.12.012 . hdl : 10261/109217 . PMID 25576984.
^ ab Taliansky, Michael; Torrance, Lesley; Kalinina, Natalia O. (2008), Foster, Gary D.; Johansen, I. Elisabeth; Hong, Yiguo; Nagy, Peter D. (ред.), "Роль белков движения растительных вирусов", Plant Virology Protocols , Methods in Molecular Biology, т. 451, Totowa, NJ: Humana Press, стр. 33–54 , doi :10.1007/978-1-59745-102-4_3, ISBN 978-1-58829-827-0, PMID 18370246 , получено 2022-05-04
^ ab Лукас, Уильям Дж. (2006). «Растительные вирусные белки движения: агенты для межклеточного трафика вирусных геномов». Вирусология . 344 (1): 169– 184. doi :10.1016/j.virol.2005.09.026. PMID 16364748.
^ ab Лазаровиц, Сондра Г.; Бичи, Роджер Н. (1999). «Вирусные белки движения как зонды для внутриклеточного и межклеточного трафика в растениях». The Plant Cell . 11 (4): 535– 548. doi :10.1105/tpc.11.4.535. ISSN 1040-4651. PMC 144200. PMID 10213776 .
^ Ли, Юнг-Юн; Лукас, Уильям Дж. (2001). «Фосфорилирование белков вирусного движения – регуляция межклеточного трафика». Тенденции в микробиологии . 9 (1): 5– 8. doi :10.1016/S0966-842X(00)01901-6. PMID 11166222.
^ Морозов, Сергей Ю.; Соловьев, Андрей Г.; Морозов, Сергей Ю.; Соловьев, Андрей Г. (2020). «Небольшие гидрофобные вирусные белки, участвующие в межклеточном перемещении геномов разнообразных вирусов растений». AIMS Microbiology . 6 (3): 305– 329. doi :10.3934/microbiol.2020019. ISSN 2471-1888. PMC 7595835 . PMID 33134746.
^ ab Буткович, А; Доля, ВВ; Кунин, ЕВ; Крупович, М (2023). «Белки движения вирусов растений произошли от белков капсида желе-ролла». PLOS Biology . 21 (6): e3002157. doi : 10.1371/journal.pbio.3002157 . PMC 10306228. PMID 37319262 . В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC0 .

[:0-1] Mushegian, AR; Elena, SF (2015-07-01). «Эволюция белков движения вирусов растений из суперсемейства 30K и их гомологов, интегрированных в геномы растений». Вирусология . 72 (476): 304–315 . doi : 10.1016/j.virol.2014.12.012 . hdl : 10261/109217 . PMID 25576984.

[:1-2] Taliansky, Michael; Torrance, Lesley; Kalinina, Natalia O. (2008), Foster, Gary D.; Johansen, I. Elisabeth; Hong, Yiguo; Nagy, Peter D. (ред.), "Роль белков движения растительных вирусов", Plant Virology Protocols , Methods in Molecular Biology, т. 451, Totowa, NJ: Humana Press, стр. 33–54 , doi :10.1007/978-1-59745-102-4_3, ISBN 978-1-58829-827-0, PMID 18370246 , получено 2022-05-04

[:2-3] Лукас, Уильям Дж. (2006). «Растительные вирусные белки движения: агенты для межклеточного трафика вирусных геномов». Вирусология . 344 (1): 169– 184. doi :10.1016/j.virol.2005.09.026. PMID 16364748.

[:3-4] Лазаровиц, Сондра Г.; Бичи, Роджер Н. (1999). «Вирусные белки движения как зонды для внутриклеточного и межклеточного трафика в растениях». The Plant Cell . 11 (4): 535– 548. doi :10.1105/tpc.11.4.535. ISSN 1040-4651. PMC 144200. PMID 10213776 .

[5] Ли, Юнг-Юн; Лукас, Уильям Дж. (2001). «Фосфорилирование белков вирусного движения – регуляция межклеточного трафика». Тенденции в микробиологии . 9 (1): 5– 8. doi :10.1016/S0966-842X(00)01901-6. PMID 11166222.

[6] Морозов, Сергей Ю.; Соловьев, Андрей Г.; Морозов, Сергей Ю.; Соловьев, Андрей Г. (2020). «Небольшие гидрофобные вирусные белки, участвующие в межклеточном перемещении геномов разнообразных вирусов растений». AIMS Microbiology . 6 (3): 305– 329. doi :10.3934/microbiol.2020019. ISSN 2471-1888. PMC 7595835 . PMID 33134746.

[Butkovic2023PlosBiol-7] Буткович, А; Доля, ВВ; Кунин, ЕВ; Крупович, М (2023). «Белки движения вирусов растений произошли от белков капсида желе-ролла». PLOS Biology . 21 (6): e3002157. doi : 10.1371/journal.pbio.3002157 . PMC 10306228. PMID 37319262 . В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC0 .