Изменение в одном белке позволило вирусу томатов стать глобальной пандемией для урожая

В последние годы возникло новое вирусное заболевание томатов, угрожающее их производству во всем мире. Его вызывает вирус коричневой морщинистости плодов томата (ToBRFV), представитель разрушительной группы вирусов растений — тобамовирусов. ToBRFV преодолевает всю известную устойчивость томатов к тобамовирусам, включая ту, что обеспечивается геном Tm-2², который обеспечивал стабильную устойчивость к этим вирусам более 60 лет.

В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions (MPMI), доктора Зив Шпигельман и Хагит Хак изучили молекулярный механизм, позволивший этому новому вирусу преодолеть устойчивость и стать разрушительной глобальной пандемией для урожая.

Механизм преодоления устойчивости

• Ген Tm-2² кодирует белок-рецептор иммунной системы растений, который распознает вирусный белок движения (movement protein), запуская иммунный ответ против широкого спектра тобамовирусов.
• ToBRFV — первый вирус, сумевший преодолеть устойчивый ген Tm-2².
• Ученые обнаружили, что белок движения ToBRFV содержит изменения в аминокислотной последовательности, которые позволяют ему ускользать от распознавания Tm-2².
• Это подтвердили экспериментально: введя новую последовательность в другой вирус (вирус мозаики томата), который обычно не может инфицировать растения с геном Tm-2², исследователи получили вирулентный вирус.

Эволюционный компромисс

• Белки движения позволяют вирусу распространяться от клетки к клетке и заражать все растение.
• Ученые обнаружили, что изменения, позволившие белку избежать распознавания Tm-2², вероятно, привели к снижению эффективности его движения.
• Это указывает на то, что вирус платит штраф за уклонение от устойчивости хозяина — сниженную межклеточную транспортировку.
• Это открытие может объяснить высокую долговечность устойчивости Tm-2², которая оставалась незыблемой более полувека.