וירוסים בצמחים, מוזאיקה והשתקת גנים

רבים מהוירוסים בצמחים יוצרים מוזיקה (פסיפס) וזה גם מתבטא בשמם, למה זה קורה?

מהו וירוס?

וירוס (נגיף) הוא טפיל מיקרוסקופי שתלוי בתא מאכסן בכדי להתרבות. הגנום של הוירוס יכול להיות מורכב מ-RNA או DNA ובד"כ הוירוס מכיל קפסיד או קופסא שמכילה בתוכה את הגנום.

כשבוחנים צמחים נגועים בוירוסים נראה פעמים רבות עלה עם כתמים ירוקים וצהובים או גרגור משונה כמו תשבץ או מוזאיקה.

בתמונה למטה תוכלו לראות עלה מודבק בוירוס עם החלבון המדווח GFP כך שהאזורים בירוק מכילים וירוס בעוד שהאזורים באדום הם אזורים בריאים ללא וירוס.
קל לראות שהוירוס יוצר מוזאיקה, אבל למה?

השתקת גנים

סיבה ראשונה ליצירת המוזאיקה היא שהוירוס נע בצרורות ההובלה של הצמח ולייתר דיוק, בשיפה. כשם שאנו רואים מוזאיקה של צרורות הובלה כךאנו רואיםאותה גם כאן. הסבר זה היה מתקבל אם הוירוס יכל להתקייםרק בצרורות ההובלה שלפחות בטאוריה מגיעים לכל מקום בעלה כך שכל העלה היה אמור להכיל וירוס.

ההסבר השני אם כן קשור להשתקת גנים. הוירוס שצילמתי נקרא PVX, זהו וירוס RNA ובכדי להתרבות עליו ליצור סליל כפול של RNA או RNA דו גדילי. ה-RNA יארז בתוך קופסא חלבונית שמורכבת מחלבון מעטפת שבדר"כ יש לו יכולת להיקשר לחדק של חרק כלשהו שיעביר אותו לצמח הבא.

הצמחים פתחו מערכת הגנה שיודעת לזהות RNA דו גדילי ולחתוך אותה. המערכת משמשת לבקרת גנים וללחימה כנגד הוירוסים. בתמונה למטה מוצג איור בסיסי של המערכת.
קומפלקס של חלבונים הנקרא דייסר מזהה RNA דו גדילי וחותך אותו. מתקבל RNA חד גדילי אותו מזהה קומפלקס חלבונים אחר שנקרא ריסק. ריסק מחפש למי ה-RNA החד גדילי משלים. כל RNA שמשלים יחתך. בדרך זו צמחים נלחמים בוירוסים, מבצעים בקרה על ביטוי גנים והחוקרים לומדים על תפקידם של גנים שונים.
כאשר מערכת ההשתקה עובדת הייטב הוירוס לא מצליח להתרבות.

האם וירוסים נלחמים במערכת השתקת הגנים?

כל יחסי הגומלין בין גורם מחלה (פתוגן) למאחסן (החולה, פונדקאי) הוא מעין מרוץ של מי ישיג ויגיע ראשון.
אם יש מערכת הגנה, לוירוס יש מערכת לשבש אותה. ישנם חלבונים ויראליים רבים שתפקידם שיבוש מערכת השתקת הגנים בצמח, הידוע שבהם הוא P19 מקבוצת הטובמווירוסים. אבל איך הוא עובד? החלבון פשוט מתחרה במערכת ההשתקה על ה-RNA (קישור).
חלבון נוסף (HC-Pro) מהוירוס ZYMV שתוקף זוקיני (קישור) מבצע עבודה דומה, גם הוא קושר מקטעים קצרים של RNA דו גדילי. בעבודה שבוצעה בקישור המצורף הראו כי שינוי של חומצה אמינית אחת בחלבון גרמה לפעילות חלשה שלו וכך לוירוס מוחלש משמעותית שאינו גורם לסימפטומים.