Розглядаються основні результати науково-дослідної роботи відділу фітопатогенних вірусів за останнє 20-річчя. Наводяться найбільш значні досягнення у вивченні вірусів, розповсюджених в Україні; пошуку вірусостійких форм серед диких видів і селекційних зразків сільськогосподарських культур; дослідженні природної та індукованої стійкості рослин до вірусів; вивченні антивірусних речовин і розробці способів їх практичного застосування; одержанні вірусостійких рослин методами генної та клітинної інженерії.

Індекс рубрикатора НБУВ: П491.181

Шифр НБУВ: Ж60216 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено комп'ютерний пошук позиційно-зв'язаних ідентичних нуклеотидних сайтів у сиквенсах промоторних ділянок субгеномних РНК транспортних і капсидних білків у геномах 15 тобамовірусів. Встановлено, що промотори 3 досліджених штамів вірусу тютюнової мозаїки, а також вірусу м'якої зеленої мозаїки тютюну і вірусу посвітління жилок турнепсу містять 9-нуклеотидні сайти gattcgttt або ggttcgttt, які локалізовані за 14 - 77 нуклеотидів перед стартовим кодоном трансляції генів і оточені варіабельними за довжиною gc-вмісними (зліва) та at-вмісними (справа) послідовностями. Середня частина 9-нуклеотидних сайтів (tcgtt) міститься у 22 із 30 досліджених сиквенсів промоторних ділянок. Обговорено роль виявлених консервативних сайтів як функціональних елементів промоторів субгеномних РНК тобамовірусів.

За допомогою методу комп'ютерного аналізу нуклеотидних сиквенсів встановлено, що промоторні ділянки субгеномних РНК транспортного (ТБ) і капсидного (БО) білків більшості досліджених тобамовірусів (10 із 15) містять майже ідентичні трикомпонентні нуклеотидні блоки. Середню частину блока займає центральний 9-нуклеотидний мотив GGTTCGTTT або GATTCGTTT, оточений варіабельними за довжиною GC- і АТ-вмісними сайтами. GC-сайти локалізовані зліва від центрального мотиву (upstream) і містять мотив CGC. Шостий нуклеотид центральних мотивів (G) локалізований у геномах перед генами ТБ (за 65 - 81 нуклеотид) або БО (за 9 - 20 нуклеотидів). Решта досліджених тобамовірусів (5 із 15) мають значну кількість замін нуклеотидів у центральному мотиві (до 5), високу варіабельність GC-вмісних сайтів, а також по два подібних нуклеотидних блоки в промоторах генів БО. Обговорено роль виявлених консервативних нуклеотидних блоків як функціональних елементів промоторів субгеномних РНК тобамовірусів.

Наведено стислу історію заснування і розвитку відділу фітопатогенних вірусів, основні напрями науково-дослідної роботи, найважливіші наукові й прикладні результати. Основну увагу приділено досягненням відділу за останню п'ятирічку.

Проведено комп'ютерний аналіз контекстів (нуклеотидного оточення) канонічного стартового кодона трансляції AUG у 15 тобамовірусів (45 генів) і 22 потексвірусів (110 генів). Встановлено, що контексти AUG вірусів рослин мають як високу схожість із відповідними контекстами еукаріотів, так і деякі особливості. Схожість проявляється в локалізації збіжних нуклеотидів поблизу стартового кодона (в позиціях -3... +18), наявності пурина в позиції -3 (-3R) і гуаніна в позиції +4 (+4G) відносно кодона AUG, а також у подібності трансляційних контекстів вірусів відповідним контекстам хребетних тварин (16,9 - 52,4 %) та однодольних (21,9 - 41,2 %) і дводольних рослин (39,3 - 74,3 %). Характерною особливістю вірусних трансляційних контекстів є висока частота компонентів +5С, -5Y і +10R, а також широке варіювання частоти контекстних елементів у різних вірусів і/або генів. Обговорено запропонований показник подібності трансляційних контекстів відомим консенсусним послідовностям.

Проведено комп'ютерний пошук в генетичних банках даних супресивних термінальних кодонів трансляції (СТКТ) генів вірусів рослин та порівняльний аналіз контекстів супресії цих кодонів. Встановлено, що в геномах вірусів рослин найчастіше супресуються стоп-кодони UAG (167 із 211, 79,1 %), рідше - UGA (37/211, 17,5 %) і зовсім рідко - UAA (7/211, 3,3 %). Більшість слабких (супресивних) термінальних кодонів у відносній позиції +4 містять гексануклеотидні сайти caauua, cgguuu, gggugc, ggaggc або guagac, які вважаються важливими (консенсусними) елементами контекстів СТКТ РНК-вмісних вірусів рослин, тварин і мікроорганізмів. Поряд із цим у генах багатьох вірусів спостерігається широка мінливість послідовностей консенсусних гексануклеотидних сайтів, а також додаткові позиції їх локалізації в різних рамках зчитування і на різних відстанях від термінальних кодонів. Характерною рисою супресивних термінальних кодонів трансляції є наявність кластерів збіжних нуклеотидних сайтів у різних родів вірусів на ділянках довжиною до кількох сотень нуклеотидів від цих кодонів. Результати проведених досліджень підтримують припущення про те, що ефективність трансляції, а також прочитування стоп-кодонів можуть бути детерміновані на рівні геномів чи генів, а не лише короткими контекстами, що оточують термінальні кодони.

Проведено комп'ютерний пошук подібних нуклеотидних сайтів у геномах фітопатогенних вірусів шляхом послідовного зіставлення двох геномних сиквенсів зі зростаючою величиною зсуву їх початкових позицій. Установлено граничні параметри невипадкової збіжності нуклеотидів у сиквенсах, показано наявність подібних нуклеотидних сайтів у філогенетично далеких родів вірусів, уточнено систематичне положення вірусу некрозу лізіантусу, виявлено особливості локалізації подібних нуклеотидних сайтів у вірусних геномах.

Проведено комп'ютерний аналіз вибірковості кодонів і спонтанних замін нуклеотидів у шести штамів вірусу карликовості сої. Встановлено, що частота використання синонімічних кодонів у вірусних генах широко варіює залежно від гена, перекривання генів, кодона, послідовності перших двох кодонних нуклеотидів, однонуклеотидних контекстів, локалізованих перед кодоном і за ним, а також від вмісту GC (G+C) у генах і в третій позиції кодонів. Під впливом перекривання генів загальна кількість нуклеотидних замін зменшується в 2,5 разів, кількість еквівалентних замін у третій позиції кодонів - у 2,8 - 4,3 рази, вміст дикодонів у генах - у 1,4 - 1,6 разів. Поряд із цим спостерігається збільшення кількості нееквівалентних замін нуклеотидів у другій кодонній позиції, а також висока вибірковість кодонів (Fop = 0,94 - 1,0) і кореляція між вмістом нуклеотидів у генах і третіх позиціях кодонів (r = 0,73 - 0,74). Одержані результати свідчать про наявність селекції дикодонів у вірусних генах.

Індекс рубрикатора НБУВ: П215.1-31

Рубрики:

Картопля

Шифр НБУВ: Ж22205 Пошук видання у каталогах НБУВ 

The results of researches of peculiarities of the infectious process and defence reactions in tobacco protoclones with local and systemic reactions on inoculation of TMV regenerating from an initial hypersensitive Immune 580 cultivar are submitted. It is supposed that the resistance to TMV of the tested plants is caused by suppression of the transport function rather than by a reduction of the reproduction level of the virus.

Зважаючи на фрагментарність експериментальних даних і суперечливість уявлень щодо ролі первинних і вторинних структур РНК у активності субгеномих (сг) промоторів, метою роботи було виявлення і порівняння властивостей консервативних нуклеотидних мотивів і стеблових петель у сг промоторах двох генів 38-ми тобамовірусів. Геноми і сиквенси 17-ти штамів ВТМ та 21 штаму інших видів тобамовірусів було завантажено з Ген Банку (http://www.ncbi. nlm.nih.gov/). Пошук і порівняльний аналіз консервативних компонентів промоторів проводили за одержаними одноланцюговими розгортками 3-х стеблових петель і консенсусною послідовністю мотивів трьохкомпонентного нуклеотидного блоку (ТНБ), використовуючи вузькоспеціалізовані комп'ютерні програми. Встановлено, що всі 76 досліджених сг промоторів 2-х генів 38-ми тобамовірусів містять консервативні ТНБ, які виявляються в сиквенсах мінус-ланцюгів геномних РНК за консенсусною послідовністю SSSSSnnnnnCYAAGCWWWnnWWWWW, де SSSSS - GC-багатий мотив, nnnnn та nn-довільні (не консенсусні) нуклеотиди, CYAAGCWWW-центральний мотив, WWWWW - AU-багатий мотив, Y-нуклеотид C або U. Ідентичність консенсусній послідовності мотивів ТНБ штамів ВТМ становить 99,5 %, а мотивів ТНБ інших видів тобамовірусів - 88,3 %. Ідентичність нуклеотидів стеблових петель SL1, SL2 та SLcp відповідним петлям штаму BTM-U1 складає 74,4, 75,7 та 60,3 % відповідно. Всі 75 із 76-ти досліджених ТНБ у шостій позиції центрального мотиву містять нуклеотид C, геномні позиції якого відповідають стартовим точкам транскрипції (СТТ) сг РНК. СТТ обох генів всіх досліджених тобамовірусів локалізовані перед стартовими кодонами трансляції за винятком гена транспортного білка Вірусу кільцевої плямистості одонтоглосума. Досліджені авторами тобамовіруси чітко розподіляються на 4 групи за подібністю консервативних мотивів і замін нуклеотидів у субгеномних промоторах. Висновки: результати проведених досліджень суперечать припущенню щодо більш важливої ролі вторинних структур, а не первинних нуклеотидних послідовностей у функціональній активності сг промоторів тобамовірусів. Показана локалізація AU-багатих мотивів після стартових кодонів транскрипції сг РНК свідчить про можливість синтезу тобамовірусних РНК на двохланцюгових матрицях. Знайдені авторами групи штамів різних видів тобамовірусів з ідентичними нуклеотидними ділянками та однаковими замінами нуклеотидів доповнюють обмежений на сьогодні перелік прояву гомологічних рядів М. І. Вавилова на молекулярному рівні, а також узгоджуються з припущенням авторів щодо молекулярних механізмів утворення гомологічних рядів - можливістю фіксації лише тих нуклеотидних замін, які не порушують тонко збалансованого функціонування кількох генетичних кодів в одній клітині.

Реплікація тобамовірусів, як і інших вірусів рослин, що мають одноланцюгову смислову геномну РНК, включає синтез позитивних і негативних ланцюгів геномних РНК, а також транскрипцію двох субгеномних РНК. Первинні нуклеотидні послідовності та вторинні структурні елементи, необхідні для ініціації транскрипції субгеномних РНК, охарактеризовано у багатьох видів вірусів, однак, компоненти промоторів синтезу геномних вірусних РНК все ще залишаються майже недослідженими. Зважаючи на фрагментарність експериментальних даних і суперечливість уявлень щодо ініціації синтезу геномних вірусних РНК, мета роботи - проведення порівняльного комп'ютерного аналізу консервативних компонентів у геномних промоторах тобамовірусів. Геномні сиквенси 17-ти штамів ВТМ і 21 штаму 18-ти інших видів тобамовірусів були завантажені з ГенБанку. Пошук і порівняльний аналіз консервативних компонентів промоторів проведено за консенсусною послідовністю ділянки ICR2 промотору генів tRNA та одноланцюговою розгорткою стеблової петлі D1L3S3 штаму ВТМ-L, використовуючи власні вузькоспеціалізовані комп'ютерні програми. Встановлено, що 3'-кінцеві ділянки геномних РНК 38-ми досліджених штамів тобамовірусів містять висококонсервативні нуклеотидні мотиви, подібні ICR2 і D1L3S3. У промоторах реплікації геномних (-)РНК ці мотиви локалізовані перед і поблизу стартових точок синтезу (-)ланцюгів, містять загальну паліндромну консенсусну послідовність - TTCGAA, оточену 2 - 4 парами комплементарних нуклеотидів і мають лише компенсаторні нуклеотидні заміни, за яких зберігається вторинна структура консервативних мотивів. Поблизу стартових точок синтезу (+)ланцюгів РНК, локалізованих на 3'-кінцях (-)ланцюгів, нуклеотидні ділянки, подібні ICR2 чи D1L3S3, а також інші консервативні мотиви зовсім не виявляються. За результатами аналізу можливих причин цього явища запропоновано гіпотетичні моделі ініціації синтезу геномних і субгеномних РНК тобамовірусів із використанням дволанцюгових і циркулярних матриць. Встановлено, що запропоновані гіпотетичні моделі добре узгоджуються з отриманими результатами і даними літератури, зокрема: наявність подібних консервативних мотивів і вторинних структур у різних типах промоторів - субгеномних, геномних, вірусних, еукаріотичних; здатність вірусних РНК-полімераз до використання дволанцюгових і циркулярних матриць; можливість ініціації синтезу протилежних ланцюгів РНК одним паліндромним сигнальним мотивом; локалізація AT-багатих нуклеотидних ділянок після стартових точок транскрипції та реплікації РНК, а GC-багатих ділянок - перед ними; підвищення реплікації вірусів за зв'язування 5'- і 3'-кінців геномних РНК.