ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO
Objective. Study the influence of potato virus X envelope protein on the possibility of regulating mRNA translation in an in vitro system. Methods. Virological (virus isolation), molecular-biological (isolation of protein, mRNA and mRNP), immunochemical (serological testing), physicochemical (spectr...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/528 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Agriciltural microbiology |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466326934945792 |
|---|---|
| author | Пархоменко, Н. Й. Максименко, Л. О. |
| author_facet | Пархоменко, Н. Й. Максименко, Л. О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Н. Й. Пархоменко",
"institution": "Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України"
},
{
"author": "Л. О. Максименко",
"institution": "Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України"
}
] |
| author_sort | Пархоменко, Н. Й. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:52Z |
| description | Objective. Study the influence of potato virus X envelope protein on the possibility of regulating mRNA translation in an in vitro system. Methods. Virological (virus isolation), molecular-biological (isolation of protein, mRNA and mRNP), immunochemical (serological testing), physicochemical (spectral characteristics), radiological. Results. Cytoplasmic polysomal mRNPs and membrane-bound mRNPs from Datura stramonium plants affected by potato virus X differ in spectral characteristics, as well as in composition and protein content. Polysomal mRNPs contains a protein with a molecular weight of 29 kD, which is serologically related to PVX envelope protein. When Datura stramonium is infected by the virus, PVX envelope protein tightly binds to polysomal mRNP. The remaining mRNA-bound proteins are assigned the role of protective, stabilizing, enzymatic and regulatory functions. When polysomal and membrane-bound mRNPs that we have isolated are introduced into the in vitro translation system, they direct the synthesis of a protein with a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the mass of PVX envelope protein. The phosphorylated PVX envelope protein, introduced into the protein synthesis system in concentrations from 5 μg/mL to 25 μg/mL, using the virus-specific RNA of cytoplasmic polysomes as a matrix, plays an important role in the regulation of translation. Conclusion. Polysomal mRNPs and membrane-bound mRNPs isolated from infected thornapple plants in an in vitro protein-synthesizing system direct the synthesis of a protein with a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the structural protein of PVX envelope. The phosphorylated potato virus X envelope protein at a concentration of 25 μg/mL suspends the synthesis of the viral protein in the in vitro translation system, which was directed by the virus-specific mRNA of cytoplasmic polysomes. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.39.79-85 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:26:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
79
ВІРУСОЛОГІЯ
Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39. С. 79–85.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.39.79-85
УДК 577.217
ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ
Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ
мРНК IN VITRO
Н. Й. Пархоменко, Л. О. Максименко
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154; м. Київ, 03143, Україна; е-mail: maksymenko.l.a@gmail.com
Мета. Дослідити вплив білка оболонки Х-вірусу картоплі на можливість регулювання
трансляції мРНК в системі in vitro. Методи. Вірусологічні (виділення вірусу), молекулярно-
біологічні (виділення білка, мРНП і мРНК), імуно-хімічні (серологічні дослідження), фізико-
хімічні (спектральні характеристики), радіологічні. Результати. Цитоплазматичні полісо-
мні мРНП і мембранозв’язані мРНП з рослин Datura stramonium, уражених Х-вірусом карто-
плі, відрізняються за спектральними характеристиками, а також за складом і вмістом біл-
ків. У складі полісомних мРНП міститься білок з молекулярною масою 29 кД, який серологі-
чно споріднений з білком оболонки ХВК. Під час ураження вірусом рослин Datura stramonium
білок оболонки ХВК тісно зв’язується з мРНП полісом. Решті білків, зв’язаних з мРНК, від-
водиться роль захисної, стабілізувальної, ферментативної та регуляторної функцій. Виді-
лені нами полісомні й мембранозв’язані мРНП за внесення їх в систему трансляції in vitro
спрямовують синтез білка з молекулярною масою 29 кД, що відповідає масі білка оболонки
ХВК. Фосфорильований білок оболонки ХВК, внесений в білоксинтезувальну систему в кон-
центраціях від 5 до 25 мкг/мл, за використання вірусспецифічної РНК цитоплазматичних
полісом як матриці, відіграє важливу роль у регулюванні трансляції. Висновки. Полісомні
мРНП і мембранозв’язані мРНП, виділені з зараженних рослин дурману в білоксинтезуваль-
ній системі іn vitro, спрямовують синтез білка з молекулярною масою 29 кД, що відповідає
структурному білку оболонки ХВК. Фосфорильований білок оболонки Х-вірусу картоплі
в концентрації 25 мкг/мл призупиняє синтез вірусного білка в системі трансляції іn vitro,
який спрямовувала вірусспецифічна мРНК цитоплазматичних полісом.
Ключові слова: Х-вірус картоплі (ХВК), білок оболонки ХВК, полісомні мРНП, мембра-
нозв’язані мРНП, трансляція мРНК.
Вступ. Однією з найбільш поширених
культур в Україні, яку також вирощують в
багатьох країнах світу, є картопля. Проте ця
культура уражується вірусними хворобами.
Відомо, що втрати врожаю картоплі можуть
становити 30–40 %, а в деяких випадках ся-
гати 70 % [1]. За останні роки ситуація уск-
ладнилася глобальними змінами клімату, які
призвели до незворотних процесів в агроеко-
системах, що зі свого боку сприяло істотно-
му збільшенню та поширенню збудників
вірусних хвороб картоплі. Вірусні хвороби
є однією з причин значних втрат урожаю та
погіршення якості продукції. Вірус — це ен-
догенний паразит, який, потрапивши до клі-
тин рослини, повністю використовує функції
клітинних органоїдів і біосистем рослини-ха-
зяїна для свого відтворення. Ключовим мо-
ментом дії вірусу є синтез вірусспецифічного
білка, що пригнічує синтез клітинних ДНК,
РНК і білків [2].
Відомо, що білок оболонки (БО) є най-
більш поширеним білком, що синтезується
під час вірусної інфекції. Показано, що БО
регулює процеси інфікування РНК-вірусів,
зокрема, експресію генів. Численні дії білка
© Н. Й. Пархоменко, Л. О. Максименко, 2024
80
оболонки, ймовірно, вимагають регулюван-
ня, можливо, через посттрансляційні моди-
фікації. Вірусні білки відіграють важливу
роль на різних рівнях репродукції вірусів:
молекулярному, клітинному й організмово-
му. Багато досліджень присвячено вивченню
рослинних вірусів і їхніх структурних ком-
понентів.
Аналіз останніх досліджень і публіка-
цій. Показано, що за допомогою специфіч-
ного білка, який взаємодіє з мембраною, від-
бувається транспорт Х-вірусу картоплі через
канали між клітинами рослин [3]. У дослід-
женні ролі білка оболонки в трансмісії вірусу
зеленої крапчастої мозаїки огірка встановле-
но, що БО вірусу є ключовим фактором, що
визначає можливість передавання вірусу за
допомогою комах. Розглядаються механізми
рекомбінації вірусної РНК і роль білка обо-
лонки в цьому процесі [4]. Показано також,
що БО бере участь в захопленні й транспор-
туванні фрагментів вірусної РНК від одного
вірусу до іншого [5]. Описується механізм
посттранскрипційного генного сайленсингу
в рослинах за допомогою БО вірусу зморш-
куватості ріпи (TCV). Дослідження було про-
ведено на моделі рослин Nicotiana benthami-
ana, встановлено, що TCV зв’язується з ма-
лими РНК шляхом пригнічення їхньої функ-
ції [6]. Показано, що БО вірусу тютюнової
мозаїки регулює формування реплікаційного
комплексу під час вірусної інфекції [7]. Нами
встановлено, що білок оболонки ХВК здат-
ний фосфорилюватись як in vitro, так і in
vivo [8]. Високі концентрації БО пригнічу-
ють трансляцію мРНК [9]. Накопичені дані
свідчать про те, що фосфорильовані вірус-
ні білки оболонки беруть участь у регу-
люванні процесу вірусної інфекції, почина-
ючи з руйнування віріонів і закінчуючи
впливом на трансляцію білків. Фосфорилю-
вання білка оболонки також впливає на пе-
редачу вірусів і збірку віріонів. Раніше нами
було показано, що БО ХВК тісно зв’язаний
з мРНК. Ці дані дозволяють зробити припу-
щення про можливу регуляторну функцію
білка оболонки ХВК на трансляційному рівні.
У зв’язку з зазначеним, метою цієї робо-
ти було дослідити вплив фосфорильованого
білка оболонки Х-вірусу картоплі на можли-
вість регуляції трансляції в системі in vitro,
а також визначити роль фосфорильованого
білка оболонки ХВК у процесі синтезу ві-
русного білка у трансляції вірусспецифічної
РНК цитоплазматичних полісом in vitro.
Матеріали і методи. Х-вірус картоплі
з листя Daturastramonium одержували як
описано у роботі [8]. Білок оболонки ХВК
одержували за методом Wu і Bruening [10].
Фосфорилювання білка ХВК здійснювали, як
описано нами раніше [8]. мРНП з рослин Da-
tura stramonium, уражених Х-вірусом картоп-
лі, виділяли за методикою Діденко зі спів-
авт. [11]. мРНК із структур мРНП виділяли
за методом Steele і Frist [12]. Трансляцію
мРНК і мРНП здійснювали, як описано в ро-
боті [13]. У дослідах використовували сис-
тему із лізату ретикулоцитів кролів. В інку-
баційній суміші з лізатом ретикулоцитів міс-
тились такі компоненти: 75 мМ КСI, 2 мМ
ацетату магнію, 3 мМ глюкози, 50–200 мМ
суміші амінокислот, 4 мкKi/мл С14-лейцину,
1 мМ АТФ, 0,2 мМ ГТФ, 10 мМ трис-HCl
(pH 7,6), 7 мМ креатинфосфату, 1 мг/мл кре-
атинфосфокінази, 10–20 мкл геміну, до 100
мкг/мл мРНК. Продукти трансляції аналізу-
вали методом електрофорезу в градієнтному
ПААГ (8–20 %), як описано [11]. Гель після
електрофорезу фіксували і переносили на
ватман 3ММ, висушували і експонували на
рентгенівській плівці РМ-1. Плівку проявля-
ли і аналізували результати включення мітки
в синтезований білок.
Результати. В цитоплазмі еукаріотич-
них клітин мРНК зв’язана з білками, утво-
рюючи мРНП-комплекси. Є два класи цито-
плазматичних мРНП: вільні мРНП та асоці-
йовані з рибосомами (полісомні мРНП).
мРНП, які виділяють з уражених вірусами
клітин, асоційовані як з клітинними, так
і з вірусними білками. У складі мРНП є та-
кож білки з ферментативними властивостя-
ми, тобто всі фактори, які необхідні для до-
зрівання, функціонування і деградації мРНК.
Для визначення матричної активності
мРНП з листя дурману, уражених ХВК, нами
були виділені цитоплазматичні полісомні
мРНП і мембранозв’язані мРНП. На рис. 1
наведені їхні УФ-спектри.
Ці структури відрізняються за вмістом
білка, що відображено на їхній спектрограмі.
Мембранозв’язані мРНП мають білковий
спектр (поглинають УФ-світло за максимуму
280 нм), мабуть, за рахунок компонентів мем-
бранних білків, з якими були зв’язані. Полі-
сомні мРНП мають спектр, який відповідає
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
81
Рис. 1. УФ-спектр полісомних мРНП (пік
260 нм) та мембранозв’язаних мРНП
(пік 280 нм).
максимуму поглинання за довжини хвилі
260 нм — більш подібний спектру поглинан-
ня УФ молекулами РНК.
У складі цитоплазматичних полісомних
мРНП методом електрофорезу в ПААГ вияв-
лено білок з м. м. 29 кД (рис. 2А).
Білок у складі полісомних мРНП був
серологічно споріднений з білком оболонки
ХВК (рис. 3).
Решті білків, що пов’язані з мРНК, від-
водять захисну, стабілізувальну, фермента-
тивну і регуляторну роль у процесах білко-
вого синтезу на рівні трансляції.
1 2
Рис. 3. Серологічна спорідненість білка
полісомнихмРНП (1), виділених з ураже-
них ХВК рослин Datura stramonium, з біл-
ком оболонки ХВК (2) (в центрі — анти-
сироватка до БО).
Полісомні мРНП і мембранозв’язані мРНП
вносили в систему трансляції іn vitro. Одер-
жані продукти трансляції аналізували в 8–
20 % ПААГ (рис. 4А). Після висушування
гелі експонували на рентгенівській плівці.
В підсумку виявилося, що мРНК (у складі
А Б
Рис. 2. Денситограма білків мРНП (А — полісомні мРНП, Б — мембранозв’язані мРНП).
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
82
мРНП різної клітинної локалізації, виділених
із заражених ХВК рослин) здатна направляти
синтез вірусного білка в системі трансляції
іn vitro (рис. 4Б).
А Б
1 2 М
Рис. 4. Трансляція мРНП різної клітинної
локалізації іn vitro (А — електрофоре-
грама синтезу білків, направлених полі-
сомними мРНП (1) і мембранозв’язани-
ми мРНП (2) з уражених ХВК рослин
дурману; Б — радіоавтографія продукту
трансляції; М — маркери).
Основна кількість продукту, що синтезу-
ється, — це білок з м. м. 29 кД.
Як було зазначено вище, білок оболонки
ХВК міцно пов’язаний з мРНК. Крім того,
він фосфорилюється іn vitro і in vivo [8]. Ці
дані дозволяють зробити припущення про
можливу регуляторну функцію структурно-
го білка ХВК на трансляційному рівні. Для
цього вірус-специфічну полісомну мРНК,
яка кодує білок оболонки ХВК, транслювали
в безклітинній системі іn vitro з додаван-
ням різної кількості вірусного білка (від 5 до
100 мкг/мл). В цьому випадку білок мало
впливав на синтез білка. Проте за внесення
в білоксинтезувальну систему фосфорильо-
ваного білка ХВК в концентраціях від 5 до
25 мкг/мл і за використання як матриці ві-
русспецифічної РНК вільних полісом було
встановлено, що фосфорильований білок ХВК
більш активний і відіграє суттєву роль в ре-
гулюванні трансляції (рис. 5).
М Р
Рис. 5. Вплив фосфорильованого білка
оболонки ХВК на синтез вірусного білка
в системі іn vitro: М — маркери білків,
Р — радіоавтограф білка з м. м. 29 кД.
Додавання до трансляційної суміші:
1 — 5 мкг/мл, 2 — 10 мкг/мл і 3 —
25 мкг/мл фосфорильованого білка.
З радіоавтографа видно, що за внесення
в систему трансляції in vitro фосфорильова-
ного білка оболонки ХВК в концентрації
25 мкг/мл призупиняється синтез вірусного
білка.
Обговорення результатів. Основна
функція вірусного білка оболонки — захист
вірусного геному від деградації, але як свід-
чать результати досліджень, білок вірусної
оболонки може виконувати різноманітні
функції в клітині. Показано, що БО регулю-
ють процеси інфікування РНК-вірусів, вклю-
чно з реплікацією РНК і експресією генів.
Численні дії БО в процесі інфекції вимага-
ють регулювання, ймовірно, через посттран-
сляційні модифікації. Накопичені дані свід-
чать про те, що фосфорилювання вірусних
білків оболонки бере участь у регуляції про-
цесу вірусної інфекції, починаючи з «роздя-
гання» віріонів і закінчуючи регуляцією син-
тезу вірусної РНК та трансляцією білків ві-
русів [14].
Взаємодія БО з геномною РНК не тільки
важлива на початку (проникнення віріону
в клітину) і в кінці (утворення нового вірус-
ного потомства), а й зумовлює доступність
29 кД
29 кД 30 кД
43 кД
93 кД
67 кД
1 2 3
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
83
вірусної РНК для трансляції та реплікації
протягом усього циклу інфекції [15]. Іншим
фактором, що регулює взаємодію БО – РНК
під час інфекції ХВК, є фосфорилювання.
Білок було виявлено лише у фосфорильова-
ній формі, коли він не був зібраний у віріо-
ни. Цей факт узгоджується із спостережен-
нями, що фосфорилювання пригнічує зв’язу-
вання білка оболонки з РНК. Автори також
припускають, що конформаційні зміни, які
відбуваються внаслідок фосфорилювання
БО, дозволяють рибосомам отримати доступ
до інкапсульованої РНК [16]. Як показують
наші дослідження, концентрація фосфори-
льованого БО в системі іn vitro впливає на
процес трансляції. Цей факт узгоджується
з дослідженнями інших авторів про те, що
високі концентрації БО пригнічують транс-
ляцію мРНК [9]. Отже, залежно від кількості
білка оболонки, може регулюватися про-
гресування вірусної інфекції від реплікації
геному та трансляції мРНК до збірки віріона.
Висновки. мРНП вільних полісом, виді-
лених з рослин Datura stramonium, уражених
ХВК, мають у своєму складі білок оболон-
ки ХВК. Цитоплазматичні полісомні мРНП
і мембранозв’язані мРНП, виділені з зараже-
них рослин дурману в білоксинтезувальній
системі іn vitro, спрямовують синтез білка
з молекулярною масою 29 кД, яка відповідає
структурному білку оболонки ХВК. Фосфо-
рильований білок оболонки ХВК в концент-
рації 25 мкг/мл призупиняє синтез вірусного
білка в системі трансляції іn vitro, що напра-
вляла вірусспецифічна мРНК цитоплазмати-
чних полісом. Можливо, в разі достатньо си-
нтезованої його кількості білок оболонки
ХВК здатний призупиняти синтез вірусного
білка, використовуючи модифікувальні засо-
би в клітині.
Отже, ступінь фосфорилювання білка
оболонки може регулювати процеси під час
зараження вірусами. Це допоможе краще
зрозуміти механізм взаємодії вірусів і рослин
у розробці стратегій боротьби з вірусними
інфекціями в сільському господарстві.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Волкова І. В., Решотько Л. М., Дмит-
рук О. О. Поширення збудників вірусних хвороб
картоплі в зонах вирощування культури. Сільсь-
когосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
С. 67–73. https://doi.org/10.35868/1997-3004.32.
67-73
2. Мельничук М. Д. Фітовірусологія: навча-
льний посібник. Київ : Поліграф Консалтинг,
2005. 200 с.
3. Krishnamurthy K., Heppler M., Mitra R.,
Blancaflor E., Payton M., Nelson R. S., Verchot-
Lubicz J. The potato virusX TGBp3 protein
associates with the ER network for virus cell-to-cell
movement. Virology. 2003. Vol. 309, № 1. P. 135–
151. https://doi.org/10.1016/s0042-6822(02)00102-2
4. Zhao L., Feng C., Zhang Y., Liu J., Hu-
ang Y., Li M. … He X. The role of the coat protein
in the transmissibility of cucumber green mottle
mosaic virus by Aphis gossypil. Virus Genes. 2021.
Vol. 57, № 40. P. 581–589. https://doi.org/10.
1007/S11262-021-01893-6
5. Gao F., Kasprzak W., Stupka E., Mul-
czyk M., Szychowska K., Figlerowicz M. The role
of coat proteins in viral RNA recombination.
Viruses. 2016. Vol. 1, № 8. Р. 328. https://doi.org/
103390/v8120328
6. Su H., Cheng X., Wang X. The coat protein
of turnip crinkle virus suppresses posttranscriptional
gene silencing by binding to and inhibiting the smoll
RNA pathway in Nicotiana benthamiana. Virus Res.
2020. Vol. 278. 197863. https://doi.org/10.1016/J/
virusres.2020.197863
7. Asurmendi S., Berg R. H., Koo J. C., Bea-
chy R. N. Coat protein regulates formation of repli-
cation complexes during tobacco mosaic virus infec-
tion. Proc Natl AcadSci USA. 2004. Vol. 101, № 55.
P. 1415–1420. https://doi.org/10.1073/pnas.0307778101
8. Maksymenko L. O., Parkhomenko N. I. In
vitro and in vivo phosphorylation coat protein of po-
tato virus X. Mikrob. Zh. 2021. Vol. 83, № 5. P. 76–
81. https://doi.org/10.15407/microbiolj83.05.76-81
9. Besong N. J., Ivanov K. I., Hafren A., Mi-
chon T., Makinen K. Cotranslational coat protein-
mediated inhibition of poty viral RNA translation.
J. Virol. 2015. Vol. 89, № 8. P. 4237–4248. https://
doi.org/10.1128/jvi.02915-14
10. Wu G, Bruening G. Two proteins from
cowpea mosaic virus. Virology. 1971. Vol. 46, Is. 3.
P. 596–612.
11. Диденко Л. Ф., Максименко Л. А., Пар-
хоменко Н. И. Фосфорилирование in vitro белков
информосом из листьев дурмана, инфицирован-
ного Х-вирусом картофеля. Микроб. ж. 1993.
Т. 55, № 2. С. 68–74.
12. Steele K. P., Frist R. N. Characterisation of
the 3’-termini of the RNAs of cowpea mosaic virus.
J. Virol. 1978. Vol. 26, № 2. P. 243–248. https://doi.
org/10.1128/jvi.26.2.243-248.1978
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
84
13. Максименко Л. О., Діденко Л. Ф., Пар-
хоменко Н. Й., Дяченко Н. С. Фізико-хімічні вла-
стивості і функціональні особливості мРНП
різної субклітинної локалізації рослин Nicoti-
ana rustica, уражених вірусом кучерявої карлико-
вості картоплі. Мікроб. ж. 2004. Т. 66, № 2.
С. 47–56.
14. Ni. P., Kao C. C. Non encapsidation activi-
ties of the capsid proteins of positive-strand RNA-
viruses. Virology. 2013. Vol. 446, № 1–2. P. 123–
132. https://doi.org/10.1016/j.virol.2013.07.023
15. Hoover H. S., Kao C. C. Phosphorylation of
the viral coat protein regulation RNA virus infecti-
on. Review. Virus Adaption and Treatment. 2016.
Vol. 8. P. 13–20. http://dx.doi.org/10.2147/VAAT.
S118440
16. Atabekov J. G., Rodionova N. P., Karpo-
va O. V., Kozlovsky S. V., Novikov V. K., Arkhi-
penko M. V. Translational activation of encapsi-
dated potato virus X RNA by coat protein phospho-
rylation. Virology. 2001. Vol. 286, № 2. P. 466–474.
https://doi.org/10.1006/viro.2001.1013
Отримано 12.03.2024
https://doi.org/10.35868/1997-3004.39.79-85
UDC 577.217
THE INFLUENCE OF POTATO VIRUS X PHOSPHORYLATED
ENVELOPE PROTEIN ON THE PROCESS
OF mRNA TRANSLATION IN VITRO
N. Y. Parkhomenko, L. O. Maksymenko
D. K. Zabolotny Institute of Microbiology and Virology, NAS of Ukraine, Kyiv
е-mail: maksymenko.l.a@gmail.com
Objective. Study the influence of potato virus X envelope protein on the possibility of regulating
mRNA translation in an in vitro system. Methods. Virological (virus isolation), molecular-bio-
logical (isolation of protein, mRNA and mRNP), immunochemical (serological testing), physico-
chemical (spectral characteristics), radiological. Results. Cytoplasmic polysomal mRNPs and
membrane-bound mRNPs from Datura stramonium plants affected by potato virus X differ in spec-
tral characteristics, as well as in composition and protein content. Polysomal mRNPs contains
a protein with a molecular weight of 29 kD, which is serologically related to PVX envelope protein.
When Datura stramonium is infected by the virus, PVX envelope protein tightly binds to polysomal
mRNP. The remaining mRNA-bound proteins are assigned the role of protective, stabilizing, enzy-
matic and regulatory functions. When polysomal and membrane-bound mRNPs that we have isola-
ted are introduced into the in vitro translation system, they direct the synthesis of a protein with
a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the mass of PVX envelope protein. The phos-
phorylated PVX envelope protein, introduced into the protein synthesis system in concentrations
from 5 μg/mL to 25 μg/mL, using the virus-specific RNA of cytoplasmic polysomes as a matrix,
plays an important role in the regulation of translation. Conclusion. Polysomal mRNPs and mem-
brane-bound mRNPs isolated from infected thornapple plants in an in vitro protein-synthesizing
system direct the synthesis of a protein with a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the
structural protein of PVX envelope. The phosphorylated potato virus X envelope protein at a con-
centration of 25 μg/mL suspends the synthesis of the viral protein in the in vitro translation system,
which was directed by the virus-specific mRNA of cytoplasmic polysomes.
Key words: potato virus X (PVX), PVC envelope protein, polysomal mRNA, membrane-bond
mRNP, mRNA translation.
REFERENCES
1. Volkova, I. V., Reshotko, L. M., & Dmyt-
ruk, O. O. (2020). Poshyrennia zbudnykiv virusnyh
hvorob kartopli v zonah vyroschuvannia kultury
[Spread of potato viral disease pathogens in culture
cultivation zones]. Silskohospodarska mikrobiolo-
hiia — Agricultural Microbiology, 32, 67–73 [in
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
85
Ukrainian]. https://doi.org/10.35868/1997-3004.32.
67-73
2. Melnychuk, M. D. (2005). Fitovirusolohiia:
navchalnyi posibnyk [Phytovirusology: training
manual]. Kyiv: Polihraf Konsaltynh [in Ukrainian].
3. Wong, S. M., Drew, J., Iwakawa, H. O., Ka-
wamura, N., & Gao, J. (2013). The potato virus X
TGBp3 proteinassociates with the ER network for
virus cell-to-cell movement. Virology, 436 (2), 166–
175. https://doi.org/10.1016/j/virol.2012.11.019
4. Zhao, L., Feng, C., Zhang, Y., Liu, J., Hu-
ang, Y., Li, M. … He, X. (2021). The role of the
coat protein in the transmissibility of cucumber
green mottle mosaic virus by Aphis gossypil. Virus
Genes, 57 (40), 581–589. https://doi.org/10.1007/
S11262-021-01893-6
5. Gao, F., Kasprzak, W., Stupka, E., Mul-
czyk, M., Szychowska, K., & Figlerowicz, M.
(2016). The role of coat proteins in viral RNA re-
combination. Viruses, 1 (8). 328. https://doi.org/
103390/v8120328
6. Su, H., Cheng, X., & Wang, X. (2020). The
coat protein of turnip crinkle virus suppresses post-
transcriptional gene silencing by binding to and in-
hibiting the small RNA pathway in Nicotiana ben-
thamiana. Virus Res, 278, 197863. https://doi.org/
10.1016/J/virusres.2020.197863
7. Asurmendi, S., Berg, R. H., Koo, J. C., &
Beachy, R. N. (2004). Coat protein regulates for-
mation of replication complexes during tobacco mo-
saic virus infection. Proc. Nat. Acad. Sci USA,
101 (5), 1415–1420. https://doi.org/10.1073/pnas.
0307778101
8. Maksymenko, L. O., & Parkhomenko, N. I.
(2021). In vitro and in vivo phosphorylation coat
protein of potato virus X. Mikrob. Zh. — Microbio-
logical Journal, 83 (5), 76–81. https://doi.org/10.
15407/microbialj83.05.76-81.
9. Besong, N. J., Ivanov, K. I., Hafren, A., Mi-
chon, T., & Makinen, K. (2015). Cotranslational
coat protein-mediated inhibition of poty viral RNA
translation. J. Virol, 89 (8), 4237–4248. https://doi.
org/10.1104/pp.112.201905.4237-4248.
10. Wu, G., & Bruening, G. (1971). Two pro-
teins from cowpea mosaic virus. Virology, 6 (3),
596–612.
11. Didenko, L. F., Maksymenko, L. A., & Par-
khomenko, N. Y. (1993). Fosforilirovanie in vitro
belkov informosom iz list’ev durmana, infitsirovan-
nogo X-virusom kartofelya [In vitro phosphorylation
of informosome proteins from leaves of stramonium
infected with potato virus X]. Mikrobiol. Zh. — Mi-
crobiological Journal, 55 (2), 68–74 [in Russian].
12. Steele, K. P., & Frist, R. N. (1978). Charac-
terisation of the 3’-termini of the RNAs of cowpea
mosaic virus. J. Virol, 26 (2), 243–248. https://doi.
org/10.1128/jvi.26.2.243-248.1978
13. Maksymenko, L. O., Didenko, L. F., Par-
khomenko, N. I., & Dyachenko, N. S. (2004). Fizy-
ko-khimichni vlastyvosti i funktsionalni osoblyvosti
mRNP riznoi subklitynnoi lokalizatsii roslyn Nicoti-
ana rustica, urazhenykh virusom kucheriavoi
karlykovosti kartopli [Physico-chemical properties
and functional peculiarities of mRNP of different
subcellular location of Nicotiana rustica plants affec-
ted by potato carly dwarf virus]. Mikrobiol. Zh. —
Microbiological Journal, 66 (2), 47–56 [in Ukrai-
nian].
14. Ni, P., Cheng, K. C. (2013). Non encapsida-
tion activities of the capsid proteins of positive-
strand RNA-viruses. Virology, 446 (1–2), 123–132.
https://doi.org/10.1016/j.virol.2013.07.023
15. Hoover, H. S., & Kao, C. C. (2016). Phos-
phorylation of the viral coat protein regulation RNA
virus infection. Review. Virus Adaption and Treat-
ment, 8, 13–20. https://doi.org/10.2147/VAAT.S118440
16. Atabekov, J, G., Rodionova, N. P., Kar-
pova, O. V., Kozlovsky, S. V., Novikov, V. K., &
Arkhipenko, M. V. (2001). Translational activation
of encapsidated potato virus X RNA by coat protein
phosphorylation. Virology, 286 (2), 466–474. https://
doi.org/10.1006/viro.2001.1013
Received 12.03.2024
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2024. Вип. 39.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-528 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:16:09Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/0f/39413f357ad682455885063d7488960f.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-5282026-07-22T10:10:52Z THE INFLUENCE OF POTATO VIRUS X PHOSPHORYLATED ENVELOPE PROTEIN ON THE PROCESS OF mRNA TRANSLATION IN VITRO ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO Пархоменко, Н. Й. Максименко, Л. О. potato virus X (PVX), PVC envelope protein, polysomal mRNA, membrane-bond mRNP, mRNA translation Х-вірус картоплі (ХВК), білок оболонки ХВК, полісомні мРНП, мембранозв’язані мРНП, трансляція мРНК Objective. Study the influence of potato virus X envelope protein on the possibility of regulating mRNA translation in an in vitro system. Methods. Virological (virus isolation), molecular-biological (isolation of protein, mRNA and mRNP), immunochemical (serological testing), physicochemical (spectral characteristics), radiological. Results. Cytoplasmic polysomal mRNPs and membrane-bound mRNPs from Datura stramonium plants affected by potato virus X differ in spectral characteristics, as well as in composition and protein content. Polysomal mRNPs contains a protein with a molecular weight of 29 kD, which is serologically related to PVX envelope protein. When Datura stramonium is infected by the virus, PVX envelope protein tightly binds to polysomal mRNP. The remaining mRNA-bound proteins are assigned the role of protective, stabilizing, enzymatic and regulatory functions. When polysomal and membrane-bound mRNPs that we have isolated are introduced into the in vitro translation system, they direct the synthesis of a protein with a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the mass of PVX envelope protein. The phosphorylated PVX envelope protein, introduced into the protein synthesis system in concentrations from 5 μg/mL to 25 μg/mL, using the virus-specific RNA of cytoplasmic polysomes as a matrix, plays an important role in the regulation of translation. Conclusion. Polysomal mRNPs and membrane-bound mRNPs isolated from infected thornapple plants in an in vitro protein-synthesizing system direct the synthesis of a protein with a molecular weight of 29 kD, which corresponds to the structural protein of PVX envelope. The phosphorylated potato virus X envelope protein at a concentration of 25 μg/mL suspends the synthesis of the viral protein in the in vitro translation system, which was directed by the virus-specific mRNA of cytoplasmic polysomes. Мета. Дослідити вплив білка оболонки Х-вірусу картоплі на можливість регулювання трансляції мРНК в системі in vitro. Методи. Вірусологічні (виділення вірусу), молекулярнобіологічні (виділення білка, мРНП і мРНК), імуно-хімічні (серологічні дослідження), фізикохімічні (спектральні характеристики), радіологічні. Результати. Цитоплазматичні полісомні мРНП і мембранозв’язані мРНП з рослин Datura stramonium, уражених Х-вірусом картоплі, відрізняються за спектральними характеристиками, а також за складом і вмістом білків. У складі полісомних мРНП міститься білок з молекулярною масою 29 кД, який серологічно споріднений з білком оболонки ХВК. Під час ураження вірусом рослин Datura stramonium білок оболонки ХВК тісно зв’язується з мРНП полісом. Решті білків, зв’язаних з мРНК, відводиться роль захисної, стабілізувальної, ферментативної та регуляторної функцій. Виділені нами полісомні й мембранозв’язані мРНП за внесення їх в систему трансляції in vitro спрямовують синтез білка з молекулярною масою 29 кД, що відповідає масі білка оболонки ХВК. Фосфорильований білок оболонки ХВК, внесений в білоксинтезувальну систему в концентраціях від 5 до 25 мкг/мл, за використання вірусспецифічної РНК цитоплазматичних полісом як матриці, відіграє важливу роль у регулюванні трансляції. Висновки. Полісомні мРНП і мембранозв’язані мРНП, виділені з зараженних рослин дурману в білоксинтезувальній системі іn vitro, спрямовують синтез білка з молекулярною масою 29 кД, що відповідає структурному білку оболонки ХВК. Фосфорильований білок оболонки Х-вірусу картоплі в концентрації 25 мкг/мл призупиняє синтез вірусного білка в системі трансляції іn vitro, який спрямовувала вірусспецифічна мРНК цитоплазматичних полісом. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2024-05-17 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/528 10.35868/1997-3004.39.79-85 Agricultural microbiology; Vol. 39 (2024): Agriciltural microbiology; 79-85 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 39 (2024): Сільськогосподарська мікробіологія; 79-85 1997-3004 10.35868/1997-3004.39 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/528/597 Авторське право (c) 2024 N. Y. Parkhomenko, L. O. Maksymenko https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Х-вірус картоплі (ХВК) білок оболонки ХВК полісомні мРНП мембранозв’язані мРНП трансляція мРНК Пархоменко, Н. Й. Максименко, Л. О. ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title | ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title_alt | THE INFLUENCE OF POTATO VIRUS X PHOSPHORYLATED ENVELOPE PROTEIN ON THE PROCESS OF mRNA TRANSLATION IN VITRO |
| title_full | ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title_fullStr | ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title_full_unstemmed | ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title_short | ВПЛИВ ФОСФОРИЛЬОВАНОГО БІЛКА ОБОЛОНКИ Х-ВІРУСУ КАРТОПЛІ НА ПРОЦЕС ТРАНСЛЯЦІЇ мРНК IN VITRO |
| title_sort | вплив фосфорильованого білка оболонки х-вірусу картоплі на процес трансляції мрнк in vitro |
| topic | Х-вірус картоплі (ХВК) білок оболонки ХВК полісомні мРНП мембранозв’язані мРНП трансляція мРНК |
| topic_facet | potato virus X (PVX) PVC envelope protein polysomal mRNA membrane-bond mRNP mRNA translation Х-вірус картоплі (ХВК) білок оболонки ХВК полісомні мРНП мембранозв’язані мРНП трансляція мРНК |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/528 |
| work_keys_str_mv | AT parhomenkonj theinfluenceofpotatovirusxphosphorylatedenvelopeproteinontheprocessofmrnatranslationinvitro AT maksimenkolo theinfluenceofpotatovirusxphosphorylatedenvelopeproteinontheprocessofmrnatranslationinvitro AT parhomenkonj vplivfosforilʹovanogobílkaobolonkihvírusukartoplínaprocestranslâcíímrnkinvitro AT maksimenkolo vplivfosforilʹovanogobílkaobolonkihvírusukartoplínaprocestranslâcíímrnkinvitro AT parhomenkonj influenceofpotatovirusxphosphorylatedenvelopeproteinontheprocessofmrnatranslationinvitro AT maksimenkolo influenceofpotatovirusxphosphorylatedenvelopeproteinontheprocessofmrnatranslationinvitro |