Биология

09.12.2010
Изучение вирусов в целом и вируса табачной мозаики в частности внесло большой вклад в развитие молекулярной биологии. Оно начиналось с определения симптомов, поражающих важные для сельского хозяйства культуры. Это вылилось в открытие совершенно нового типа патогена. Исследование его было значимым как для фундаментальной науки, т.к. эти патогены инфицировали не только растения, но так же животных и человека, так и для народного хозяйства, т.к. вирусы этого рода серьезно поражает культуры семейства Пасленовых, такие как табаки, томаты, картофель..
09.12.2010
Открытие в 1980х годах метода, позволяющего вставлять в геном растения табака чужеродные нуклеотидные последовательности, привели к созданию растений, устойчивых к вирусам.  Сначала было  показано, то трансформация растения геном СР, снабженным соответствующим промотором и терминатором, способствует получению резистентного генотипа растения (1986). Такие трансгенные табаки были более устойчивы к заражению, чем контрольные растения, однако если все же заражались, то показывали ту же концентрацию вируса, что и обычные растения. Более того, они оказывались нерезистентными к инокуляции препаратами вирусной РНК (Регистер и Бичи, 1988)..
09.12.2010
Как было сказано ранее, инфекция ВТМ может приводить к образованию некрозов на листьях табака или томатов, при условии, что растение содержит ген, способствующий этому. Эта реакция гиперчувствительности (HR)- важный способ защиты сельскохозяйственных культур (Рис. 4). Ранние работы показывали, что HR сопряжена с накоплением белков растения-хозяина, некоторые из которых являются ферментами. Фенотипически схожие типы гиперчувствительности кодируются совсем различными генами хозяина. Молекулярно-генетические исследования показали, что каждый из хозяйских генов активируется при помощи ассоциации с каким-либо вирусным белком – полимеразой, СР, МР (Окада, Доусон)..
09.12.2010
В ранних исследованиях ВТМ не была разрешена одна проблема- как же вирус проникает из клетки в клетку? Плазмодесмы в инфицированной ткани слишком малы, чтобы пропустить такую большую структуру, как вирус или вирусную РНК.  Исследования,  показавшие, что ВТМ содержит ген, ответственный за межклеточный транспорт (1983), а также кодирующий транспортный белок (МР), который можно серологически детектировать в плазмодесмах, позволили предположить механизм этого процесса (Атабеков, Цитовский). Анализу функций и механизма работы МР способствовало развитие двух методик..
09.12.2010
Когда начала развиваться молекулярная биология, интересы в изучении ВТМ сместились от белка к РНК. Хотя, конечно, с расшифровкой генетического кода, как непрерывной последовательности триплетов, кодирующих одну аминокислоту (Тсугита, Уиттманн, 1962), было получено множество мутантов белка оболочки.
Через несколько лет РНК ВТМ стала первой РНК фитовируса, секвенированной полностью (Гёле, 1982). Это стало результатом усилий не одной лаборатории. Более того, существование и функции некоторых генов были предсказаны еще до того, как была получена полная последовательность..
09.12.2010
Следующий прорыв был совершен тогда, когда структура ВТМ была уже определена. Сначала, Шрамм и Зилиг (1955) обнаружили, что изолированный молекулы структурного белка ВТМ могут реагрегировать в растворе в отсутствии РНК, образуя палочковидные структуры, которые были неинфекционны. Однако, когда Франкель-Конрат и Уильямс (1955) смешали неинфекционный белок ВТМ с такой же неинфекционной РНК, выделенной из вируса обработкой детергентом, образовывался инфекционный препарат со всеми свойствами ВТМ. Эти данные вызвали огромный интерес, т.к. показывали, что можно получить размножающуюся систему посредством смешения двух неразмножающихся молекул..
09.12.2010
В то время, когда были очищены первые ферменты, и доказана их белковая природа, схожий подход был применен ученым из США Стенли (1935) к ВТМ.  Он выделил препарат, содержащий иглоподобные структуры, которые заражал растения в 100 раз эффективнее, чем сок, и содержал специфический антиген. Он заключил, что препарат является белком, и сделал вывод, что инфекционный агент состоит только из белка (1936).  Напротив, Боуден и Пири (1937) определили высокое содержание углеводов и фосфатов в препарате, и показали, что он состоит на 5% из РНК и на 95% белка. Так же они обнаружили, что при насыщении суспензии более, чем до 1,6% нуклеопротеида ее анизотропные свойства становятся двоякопреломляющими, что свидетельствует о том, что вирус содержит палочковидные структуры, агрегирующие «конец-к-концу» при очистке..
09.12.2010
В течение первой половины 20 века были открыты многие биологические свойства ВТМ. У вируса обнаружился большой круг хозяев, преимущественно принадлежащих к семейству Пасленовых. К тому же, были изолированы мутантные по системной инфекции  (неспособные передвигаться по флоэме) формы (Йенсен, 1933).  Тем не менее, листья, зараженные обычным изолятом вируса становятся резистентными к заражению мутантами- этот результат позволил МакКини (1929) обнаружить феномен перекрестного иммунитета между вирусными штаммами. Этот феномен позволяет защищать растения от вирусов..
09.12.2010
Изучение заболевания, вызываемого ВТМ восходит к работам немецкого ученого Адольфа Майера. В 1886 году он описал задержку роста и уменьшение плодов, сопровождающиеся скручиванием и обесцвечиванием листьев табака, что делает их непригодными для производства сигар. Он назвал этот синдром «табачной мозаикой» из-за чередования светлых и темных участков листьев. Его важнейшим открытием было то, что инфекцию можно переносить на здоровые листья, впрыскивая в их жилки при помощи стеклянного капилляра сока зараженного растения. Симптомы не развиваются на инокулированных листьях, но через 10 дней их можно наблюдать на молодых, а впоследствии и на остальных листьях растения..
09.12.2010
Изучение вирусов тесно связано с объектами, которые поражаются этими вирусами. Особенность растений состоит в том, что все их клетки окружены плотной клеточной стенкой, через которую не может проникнуть патоген. Заражение растения может происходить несколькими способами- через механическое повреждение, через пыльцу другого растения, насекомыми-переносчиками, паразитическими растениями (такими как повилика). Когда вирус попадает в одну клетку, перед ним состоит задача- размножиться и инфицировать соседние клетки. Как это сделать, если все клетки окружены толстой стенкой? Дело в том, что клетки растения соединены друг с другом при помощи цитоплазматических тяжей- плазмодесм, которые тянутся из клетки в клетку через отверстия в стенке..