Элиситоры вирусов

Методологию поиска avr-генов у фитопатогенных вирусов удобно рассмотреть на примере вируса табачной мозаики (ВТМ). Среди видов табака (род Nicotiand) имеются восприимчивые (культурный табак N. tabacum) и устойчивые (N. sylvestris, N. glutinosa). Вирулентные к устойчивым видам штаммы BTM найдены в природных популяциях вируса и получены с помощью искусственного мутагенеза, причем их взаимоотношения с видами табака удовлетворяют правилу «ген-на-ген» (табл. 7.4).
Геном BTM содержит всего 6400 нуклеотидов и состоит из нескольких цистронов: к 5'-концу примыкает ген РНК-полимеразы размером 126 кДа и вспомогательного белка, необходимого для репликации РНК, размером 183 кДа. Это — ранние белки, появляющиеся в зараженной клетке в первую очередь. Ближе к 3'-концу расположен ген, кодирующий транспортный белок, необходимый для миграции вируса, размером 30 кДа, и, наконец, 17,5 кДа ген капсидного белка (СР). Весь геном секвенирован.

Мутанты, вирулентные для N. sylvestris (преодолевают действие гена N'), встречаются в природе и в большом числе возникают после мутагенной обработки. Для того, чтобы установить, с изменениями в каких генах связана вирулентность, у многих таких мутантов был секвенирован геном. Оказалось, что все вирулентные мутанты имели изменения в капсидном гене, причем обнаружены две горячие точки, в которых замены нуклеотидов встречаются наиболее часто. Замена только одного азотистого основания (цитозина на урацил и, соответственно, аминокислоты серина на фенилаланин) в положении приводит к изменению вирулентности. Следовательно, специфическим элиситором, который узнает продукт гена устойчивости N', является белок оболочки, причем именно белок, а не РНК, так как в условиях отсутствия экспрессии гена капсидного белка отсутствует и индукция реакции сверхчувствительности.
Мутанты, вирулентные к N. glutinosa, встречаются очень редко. Их изучение показало, что специфическим элиситором для продукта гена N является 50-кДа геликазный домен 126-кДа белка, который входит в РНК-полимеразный комплекс ВТМ. Мутации в мотиве p-петли, нарушающие АТФ-азную и геликазную активность этого домена, не снижают элиситорной активности.
Кроме табака от BTM сильно страдают томаты, у устойчивых сортов которых описано два гена устойчивости Tm1 и Тm2. Мутации, придающие вирусу вирулентность к сортам, которые имеют ген Tm1, картируются в гене 30 кДа транспортного белка.
Таким образом, все белки ВТМ, образующиеся в зараженной клетке, разобраны на элиситоры.
Элиситорными свойствами обладают капсидные белки (CP) и других вирусов. CP некоторых штаммов вируса мягкой крапчатости перца индуцируют СВЧ-реакцию у Capsicum frutescens, обладающего генами устойчивости L2 или L3.
Интересно, что один и тот же элиситор (капсидный белок Х-вируса картофеля с треонином в положении 121) индуцирует СВЧ-реакцию у картофеля, имеющего ген Rx, и у вида Gomphrena globosa, относящемуся к иному, чем картофель, ботаническому семейству. Следовательно, два ранее считавшиеся принципиально разными типы устойчивости — сортовой и видовой (по терминологии Н. И. Вавилова) иммунитет, индуцируются одним и тем же вирусным элиситором.