VIRUS MOSAIK TEMBAKAU: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, REPLIKASI - BIOLOGI - 2025

The virus mosaik dari tembakau ( TMV , dari Inggris Tobacco Mosaic Virus) adalah virus RNA tanaman yang menyebabkan munculnya bintik-bintik coklat pada daun tanaman tembakau dan tanaman lainnya dari kepentingan ekonomi seperti tomat dan Solanaceae lainnya.

Namanya diambil dari pola bercak yang ditimbulkannya pada tanaman yang terinfeksi, yang digambarkan sebagai "mozaik". Ini adalah virus pertama yang diidentifikasi dan dideskripsikan di alam, peristiwa yang terjadi antara akhir 1800-an dan awal 1900-an, lebih dari seabad yang lalu.

Mikrograf elektron dari virus mosaik tembakau (Sumber: Penulis tidak dapat dibaca mesin disediakan. Chb diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Diperkirakan kerugian tembakau akibat virus mosaik tembakau sekitar 1%, karena semakin banyak tanaman yang tahan dibudidayakan. Namun tanaman lain seperti tomat, misalnya, mengalami kerugian lebih dari 20% akibat penyakit yang disebabkan TMV.

Salah satu masalah agronomi utama yang terkait dengan virus ini berkaitan dengan fakta bahwa ia dapat hidup bahkan ketika tanaman yang menjadi inangnya mati dan, sebagai tambahan, tahan terhadap suhu tinggi, itulah sebabnya mengapa virus tersebut dieliminasi dari tanaman atau dari fasilitas sebuah rumah kaca cukup menantang.

Namun demikian, virus mosaik tembakau terbukti sangat bermanfaat sebagai:

- Model simbolis dan didaktik untuk mengekspos karakteristik penting yang mendefinisikan virus

- Prototipe untuk mengetahui biologi tumbuhan inang parasit, khususnya tembakau

- Alat untuk mempelajari interaksi inang patogen dan perdagangan sel

- Alat bioteknologi untuk ekspresi protein dari kepentingan farmasi dalam tembakau.

Penemuan

Sejak diidentifikasi, virus mosaik tembakau memiliki peran transendental dalam pembentukan bidang virologi, karena itu adalah virus pertama yang diidentifikasi dan dideskripsikan dalam sejarah.

Semuanya dimulai pada tahun 1879, ketika ahli kimia pertanian Jerman Adolf Meyer mengabdikan dirinya untuk mempelajari beberapa penyakit yang memengaruhi tembakau.

Ilmuwan ini mendemonstrasikan bahwa penyakit yang menyebabkan munculnya bintik-bintik pada daun tembakau dapat ditularkan dari tanaman yang sakit ke tanaman yang sehat, hanya dengan menggosok daun yang terakhir dengan ekstrak yang pertama.

Meyer menyebut ini "penyakit mosaik tembakau" dan awalnya menyarankan bahwa agen etiologi (yang menghasilkannya) berasal dari bakteri, meskipun dia tidak dapat mengisolasi atau mengolahnya secara eksperimental secara in vitro.

Struktur virus mosaik tembakau. 1) RNA untai tunggal, 2) Kapsomer atau protomer, subunit dari protein CP kapsid, dan 3) Struktur kapsid (Sumber: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) melalui Wikimedia Commons)

Penemuan virus pertama

Penghargaan atas penemuan partikel virus diberikan kepada Dmitry Ivanovsky, seorang ahli mikrobiologi Rusia yang menyelidiki penyakit mosaik tembakau antara tahun 1887 dan 1890, menemukan bahwa agen penyebab penyakit tersebut sangat kecil sehingga dapat melewati pori-pori kecil. dari filter porselen, di mana bakteri tidak bisa lewat.

Dengan peristiwa ini, Ivanovsky menetapkan bahwa penyakit itu disebabkan oleh "virus yang dapat disaring", mengambil istilah "virus" dari kata Latin untuk "racun".

Karya Ivanovsky kemudian dikonfirmasi, pada tahun 1895, oleh Willem Beijerinck dari Belanda, yang mendemonstrasikan penularan virus secara berantai (dari tanaman ke tanaman) menggunakan getah tanaman yang sakit yang telah disaring.

Karya Beijerinck juga berfungsi untuk membuktikan bahwa itu bukan hanya racun kimiawi, melainkan agen hidup yang mampu menggandakan diri.

Antara 1927 dan 1931, dua ilmuwan dari Boyce Thompson Institute di Philadelphia, Vinson dan Petri, memusatkan virus dengan pengendapan menggunakan metode yang digunakan untuk pemurnian protein.

Kemudian, pada tahun 1935, Stanley memurnikan virus dan berhasil mengkristalkan partikel berbentuk jarum yang sangat aktif dan menular, menandai peristiwa yang belum pernah terjadi sebelumnya di mana makhluk "hidup" dapat muncul dalam keadaan kristal.

Bertahun-tahun kemudian, dengan kolaborasi dan kerja banyak ilmuwan, ditentukan bahwa virus mosaik tembakau adalah virus RNA pita tunggal, dengan penampakan atau morfologi berserabut.

karakteristik

- Ini adalah virus RNA pita tunggal yang virion atau partikel virusnya berbentuk batang

- Genomnya, serta sebagian besar virus, dilindungi oleh selubung protein

- Itu milik keluarga Virgaviridae dan genus Tobamovirus

- Ini menginfeksi tanaman tembakau dan juga beberapa tanaman terkait, terutama nightshades (kentang, tomat, terong, dll.), Menambahkan lebih dari 200 kemungkinan inang

- Sangat stabil dan dapat bertahan di permukaan yang berbeda untuk waktu yang lama

- Pada tanaman yang terinfeksi, virus ini terakumulasi dalam titer yang sangat tinggi

- Gejala yang ditimbulkannya pada tanaman yang sakit terlihat jelas dan mudah diidentifikasi

Struktur

Virus mosaik tembakau, seperti yang telah dibahas, adalah virus RNA untai tunggal (untai tunggal) yang partikel virusnya berbentuk batang.

Skema umum dari struktur virus mosaik tembakau, TMV (Sumber: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk Pengunggah aslinya adalah GrahamColm di Wikipedia bahasa Inggris. Karya turunan: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses) /by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Penutup protein

Struktur karakteristik dari setiap partikel virus diberikan oleh selubung protein yang dibentuk oleh heliks tangan kanan dari subunit protein yang dikenal sebagai "protein mantel".

Amplop ini memiliki sekitar 2.130 subunit protein, yang diterjemahkan menjadi partikel virus dengan ukuran rata-rata panjang 300 nm, diameter 18 nm, dan pusat berongga radius 2 nm, di mana genom menempati radius yang dekat dengan 4 nm.

Tampak atas lapisan protein TMV (Sumber: Penulis deposisi: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K.; Penulis visualisasi: Pengguna: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) melalui Wikimedia Commons)

Genom

Genomic RNA diapit di antara putaran heliks yang menyusun amplop, bergabung dengan tiga nukleotida ke setiap subunit protein dan dengan demikian tetap tertutup sepenuhnya dalam protein.

Genom ini memiliki panjang 6.395 nukleotida dan memiliki "tudung" 7-metil-guanosin terbalik yang melekat pada ujung 5 'melalui ikatan trifosfat.

Informasi yang dikodekan dalam genom TMV sesuai dengan 4 gen yang menyandikan 4 produk berbeda:

- Dua protein yang terkait dengan replikasi, satu dari 126 kDa dan yang lainnya 183 kDa, langsung diterjemahkan dari RNA virus

- Protein pergerakan (MP, dari English Movement Protein) dan protein struktural atau mantel (CP, dari English Coat Protein), yang diterjemahkan dari RNA "subgenomik"

Infeksi TMV yang berhasil melibatkan kerja sama keempat produk multifungsi ini dengan banyak komponen seluler tanaman inang, terutama membran sel dan sitoskeleton.

Replikasi

Untuk memahami mekanisme replikasi TMV perlu dipahami beberapa aspek infeksi virus ini.

Infeksi awal

TMV hanya memasuki tanaman melalui luka mekanis yang untuk sementara waktu "membuka" membran plasma atau menyebabkan kejadian pinositosis.

Infeksi dapat terjadi dari luka yang disebabkan oleh penanganan dengan tangan yang terinfeksi dan melalui alat pemangkas yang terinfeksi, dll., Tetapi jarang ditularkan oleh serangga.

Begitu berada di sitosol, partikel virus membongkar dan melepaskan RNA genomnya, yang dikenali oleh sel sebagai RNA-nya sendiri dan diterjemahkan oleh enzim sitosol khusus untuk tujuan ini.

"Kap" metil guanosin dari RNA genom TMV sangat penting untuk proses ini, karena ia berhasil "melewati" sistem "pengawasan" sel dan mendorong interaksinya dengan komponen seluler lainnya.

Jumlah partikel virus yang berkumpul meningkat dengan cepat dan ini dapat meninggalkan sel yang terinfeksi dan menginfeksi sel tetangga lainnya melalui plasmodesmata, yang merupakan "saluran" yang menghubungkan sitosol sel dengan sel yang mengelilinginya.

Akhirnya, partikel virus mencapai sistem translokasi tumbuhan, yaitu xilem dan floem, sehingga menyebar ke seluruh tumbuhan.

Bagaimana proses replikasi?

Virus mosaik tembakau menggunakan genomnya sebagai templat untuk mensintesis untaian komplementer negatif yang berfungsi sebagai templat untuk sintesis untaian positif dalam jumlah besar.

Template ini juga digunakan untuk sintesis RNA kurir "subgenomik" yang berisi kerangka pembacaan terbuka untuk protein MP dan CP.

Dua protein terkait replikasi yang dikodekan dalam RNA genom TMV memiliki domain metil transferase, helikase, dan RNA polimerase yang bergantung pada RNA.

Replikasi tampaknya terjadi dalam kompleks yang terkait dengan membran retikulum endoplasma yang mengandung protein ini, protein pergerakan (MP), RNA virus, dan protein inang tumbuhan lainnya.

Gejala

Gejala virus mosaik tembakau sangat bervariasi dari satu spesies tanaman ke spesies tanaman lainnya. Dengan kata lain, mereka sangat bergantung pada jenis tanaman inang dan, lebih jauh, pada strain virus, pada "latar belakang" genetik tanaman dan pada kondisi lingkungan tempat ditemukannya.

Foto daun tanaman tembakau yang terinfeksi TMV (Sumber: Set Slide Perusahaan Tembakau RJ Reynolds / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Gejala biasanya muncul sekitar 10 hari setelah infeksi awal dan ini adalah:

- Munculnya bintik-bintik coklat atau kekuningan dengan matron mirip mozaik pada bilah daun

- Nekrosis

- Pertumbuhan terhambat

- Daun melengkung

- Menguningnya jaringan

- Hasil yang rendah dalam produksi buah dan bahkan munculnya buah yang rusak dan cacat

- Penundaan dalam pematangan buah

- Warna buah tidak seragam (terutama pada tomat)

Referensi

1. Butler, PJG (1999). Self-assembly virus mosaik tembakau: peran agregat perantara dalam menghasilkan spesifisitas dan kecepatan. Transaksi Filosofis dari Royal Society of London. Seri B: Ilmu Biologi, 354 (1383), 537-550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). Biologi sel replikasi dan pergerakan virus mosaik tembakau. Frontiers in plant science, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Gejala, penularan dan pengelolaan Virus Mosaik Tembakau. Farmer's Weekly, 2017 (17014), 60-61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). Penemuan pemenang Hadiah Nobel dalam penyakit menular. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Pelajaran dalam patologi tanaman: virus mosaik tembakau. Petunjuk Kesehatan Tanaman.
6. Scholthof, KBG (2004). Virus mosaik tembakau: sistem model untuk biologi tanaman. Annu. Pdt. Phytopathol., 42, 13-34.