ไวรัสพืชทำลายล้างถูกเปิดเผยในรายละเอียดปรมาณู

โครงสร้าง 3 มิติที่ซับซ้อนของไวรัสพืชตระกูลหนึ่งที่อันตรายที่สุดในโลกได้รับการเปิดเผยในรายละเอียดที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยลีดส์แห่งสหราชอาณาจักร Geminiviruses รับผิดชอบต่อโรคที่ส่งผลต่อพืชผล เช่น มันสำปะหลังและข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ในแอฟริกา ฝ้ายในอนุทวีปอินเดีย และมะเขือเทศทั่วยุโรป การสามารถเห็นโครงสร้างของมันได้อย่างละเอียดเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากมันสามารถช่วยให้นักไวรัสวิทยาและนักชีววิทยาระดับโมเลกุลเข้าใจวงจรชีวิตของมันได้ดีขึ้น 

และพัฒนาวิธีการใหม่ในการหยุดการแพร่กระจายของไวรัสเหล่านี้และโรคที่เกิดจากพวกมัน

ไวรัสได้รับการตั้งชื่อตามรูปร่างที่น่าสงสัย ไวรัสมักจะมีเปลือกป้องกันของโปรตีนหรือแคปซิดที่ทำหน้าที่ปกป้องสารพันธุกรรมของพวกมันในสิ่งแวดล้อม ในไวรัสส่วนใหญ่ capsid นี้เป็นทรงกลมโดยประมาณ แต่ geminivirus มี capsid ที่ ‘แฝด’ ซึ่งก่อตัวขึ้นจากรูปร่างทรงกลมคร่าวๆ สองรูปที่หลอมรวมเข้าด้วยกัน

รายละเอียดระดับโมเลกุลของวิธีการบรรลุแคปซิดคู่นี้ และวิธีที่มันรวมตัวกันในเซลล์หรือขยายตัวเพื่อปลดปล่อยจีโนมและเริ่มต้นการติดเชื้อใหม่ ยังคงเป็นปริศนา แม้ว่าจะมีความเสี่ยงจากไวรัสต่อเศรษฐกิจการเกษตรทั่วโลก

นักวิจัยจาก Astbury Center for Structural Molecular Biology ของมหาวิทยาลัยได้ใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอเพื่อศึกษาโครงสร้างของไวรัสเจมิไนไวรัสด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน และในกระบวนการนี้ก็เริ่มที่จะคลี่คลายกลไกการประกอบของมัน

เผยแพร่ในNature Communicationsการศึกษาเผยให้เห็นว่า capsid ของ geminivirus ถูกสร้างขึ้นและวิธีบรรจุจีโนม DNA แบบสายเดี่ยว

ศาสตราจารย์ Neil Ranson หัวหน้าทีมวิจัยของ Astbury Centre อธิบายว่า “ในไวรัสชนิดอื่นๆ หลายชนิด capsids ทรงกลมถูกสร้างขึ้นจากโปรตีนตัวเดียวที่มีรูปร่างที่แตกต่างกันสามแบบ จากนั้นจึงประกอบเข้าด้วยกันเป็นภาชนะปิด” “แต่เจมินิเวอร์สไม่ใช่ทรงกลม ดังนั้นต้องใช้กฎชุดอื่น ด้วยการใช้ cryo-EM เราสามารถแสดงให้เห็นว่าพวกมันใช้โปรตีนชนิดเดียวกันสามรูปร่างที่แตกต่างกัน แต่มีกฎเกณฑ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสำหรับการประกอบ”

ปัญหาอย่างหนึ่งในการศึกษา geminviruses คือการเติบโตในปริมาณที่เพียงพอสำหรับการศึกษาโครงสร้าง ทีมวิจัยได้ศึกษาไวรัสเจมินชนิดหนึ่งที่เรียกว่า ageratum yellow vein virus ซึ่งผลิตในพืชยาสูบภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างระมัดระวังโดยนักวิจัยที่ John Innes Center ใน Norwich

ทีมงานที่ John Innes Centre ซึ่งนำโดย Dr Keith Saunders และ Professor George Lomonossoff ยังได้พัฒนาวิธีการประกอบอนุภาคของ geminivirus ภายในพืชในกรณีที่ไม่มีการติดเชื้อ สิ่งนี้เน้นย้ำถึงบทบาทของดีเอ็นเอสายเดี่ยวในการสร้างอนุภาค

ดร.แซนเดอร์ส กล่าวว่า “หลังจากทำงานมาหลายปีเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับโรคที่เกิดจากไวรัสเจมิไนไวรัส นับเป็นที่น่าพอใจอย่างยิ่งที่ได้ใช้วิธีทางพันธุกรรมสมัยใหม่เพื่อสร้างโครงสร้างเจมิเนตเหล่านี้”

“ตอนนี้เราสามารถวิเคราะห์บทบาทที่โครงสร้างที่แตกต่างกันของโปรตีนเคลือบในการประกอบอนุภาค และเราสามารถสร้างไวรัสและอนุภาคคล้ายไวรัสอื่นๆ ที่อาจไม่สามารถแยกจากการติดเชื้อตามธรรมชาติได้”

Dr. Emma Hesketh นักวิจัยหลังปริญญาเอกใน Astbury Centre ผู้ซึ่งทำงานเพื่อสร้างภาพกล่าวว่า “การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอรุ่นต่อไป” ของเราได้จำลองตำแหน่งของอะตอมส่วนใหญ่ในไวรัส ของโครงสร้าง

“เทคโนโลยีนี้มักถูกเรียกว่าการปฏิวัติความละเอียด และทำให้เราได้รับข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจและสวยงามมากในโครงสร้างเหล่านี้ การใช้เทคนิคเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจโครงสร้างและวงจรชีวิตของไวรัสเหล่านี้ ทำให้เราเข้าใกล้การทำความเข้าใจวิธีขัดขวางวงจรชีวิตนั้น และยับยั้งการแพร่กระจายของโรคพืชได้”

Credit : portlandbuddhisthub.org jeffandsabrinawilliams.com cjsproperties.net nwawriters.org vawa4all.org liquidbubbleduplication.com northbysouththeatrela.org llanarthstud.com sanderscountyarts.org cincymotorsports.org