Вирусы, кодирующие тройной блок генов

Для транспорта из клетки в клетку вирусам растений необходимы специальные транспортные белки. Геномная и молекулярная организация широко варьирует у разных групп вирусов. Например, хорошо изученный вирус табачной мозаики (TMV) использует для своего транспорта один транспортный белок, представители рода Carmovirus кодируют два небольших транспортных белка, а желтый вирус свеклы (BYV) использует целых пять белков для транспорта (James et. al. 2011). Так же существуют вирусы, в геноме которых закодировано три транспортных белка в так называемом тройном блоке генов (ТБГ).

ТБГ представляет собой эволюционно консервативный модуль, состоящий из трех частично перекрывающихся открытых рамок считывания (ОРС). Белки, кодируемые ТБГ, были названы ТБГ1, ТБГ2 и ТБГ3, соответственно позициям их генов. Существует, по крайней мере, восемь родов таких вирусов, которые делятся на две большие группы в зависимости от строения транспортных белков: потекс-подобные и гордеи-подобные (Табл.1).

ТБГ1 обеих групп содержит НТФазно/хеликазный домен (Kalinina et al., 2002). При этом белок потекс-подобных вирусов почти целиком состоит из этого домена, в то время как гордеи-подобные вирусы имеют N-концевое удлинение (Morozov & Solovyev 2003, Verchot-Lubitz et al. 2010).

Таблица 1. Вирусы, кодирующие ТБГ

Итак, ТБГ1 обеих групп вирусов способен проявлять хеликазную активность. С помощью использования модельных РНК или ДНК субстратов было показано, что на двуцепочечных РНК хеликаза проявляет активность как в 3'-5' так и в 5'-3' направлениях и не способна расплетать дуплексы ДНК (Kalinina et al. 2002). За счет положительно заряженного N-концевого района белка ТБГ1 потекс-подобных вирусов может неспецифично связывать как одноцепочечную, так и двуцепочечную РНК (Liou et al. 2000, Morozov et al. 2003), таким образом формируя рибонуклеопротеиновые комплексы для перемещения между клетками. Для формирования таких комплексов ТБГ1 потекс-подобных вирусов необходимы белки оболочки (капсидные белки, КБ) (Lough et al. 2000).

Наконец, ТБГ1 выполняет роль супрессора пострансляционного умолкания генов (ПТУГ) (Bayne et al. 2005, Chiu et al. 2010).

Для ТБГ1 гордеи-подобных вирусов также была показана РНК-связывающая активность. Более того, было показано, что эти белки способны образовывать димеры и мультимеры, что, возможно, играет важную роль в образовании рибонуклеопротеиновых комплексов (Makarov et al. 2009).

ТБГ2 представляет собой мембранный белок, интегрированный в липидный бислой в U-форме, при чем, и N-, и С-концы находятся в цитоплазме (рис. 1) (Morozov et al. 2003, Zamyatnin et al. 2006, Chou et al. 2008, Lee еt al. 2010). Для него была показана РНК-связывающая активность. ТБГ2 связывает неспецифично как вирусную, так и невирусную РНК (Cowan et al. 2002, Tseng et al. 2009). Более того, для ТБГ2 обеих групп вирусов была показана способность увеличивать ППС клетки (Tamai and Meshi 2001, Haupt et al. 2005).

В отличие от достаточно консервативного ТБГ2, организация ТБГ3 сильно варьирует у разных вирусов. Это может говорить или о различной специализации этого белка или о его полифилии. Для потекс-подобных вирусов (роды Potexvirus, Carlavirus, Foveavirus, Allexivirus) было показано, что 6−13 kDa ТБГ3 содержит один гидрофобный фрагмент на N-конце, за которым следует достаточно консервативный участок CX₅GX₅C, заякоренный в мембране. (Verchot-Lubicz et al. 2010).

ТБГ3 большинства гордеи-подобных вирусов длиннее, чем у потекс-подобных и содержат два гидрофобных участка: консервативную последовательность на N-конце, состояющую из гистидиновых и цистеиновых остатков, и центральный гидрофильный участок, в котором присутствует мотив YQDLN. Молекула белка ТБГ3 этой группы, как и молекула ТБГ2, интегрирована в мембрану в U-образной форме. (Morozov et al. 2003, Verchot-Lubicz et al. 2010).

ТБГ3 гордеи-подобных вирусов способны формировать высокомолекулярные комплексы и транспортировать их к периферии клеток (Shemyakina et al., 2011). Интересно, что этот транспорт не является COPII — зависимым. (Shemyakina et al., 2011; Schepetilnikov et al. 2008).