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4.6.2: Viroides - Biología

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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

  • Relacionar la estructura y la replicación de un viroide con su capacidad para causar enfermedades en las plantas.

Los viroides son patógenos vegetales que consisten en un tramo corto (unos pocos cientos de nucleobases) de ARN monocatenario circular altamente complementario sin la cubierta de proteína que es típica de los virus. En comparación, el genoma de los virus conocidos más pequeños capaces de causar una infección por sí mismos tiene un tamaño de alrededor de 2 kilobases. El virus de la hepatitis D, patógeno humano, es similar a los viroides. Los viroides son de tamaño extremadamente pequeño, con un genoma de entre 246 y 467 nucleótidos (nt) de longitud y constan de menos de 10,000 átomos. Los viroides fueron descubiertos y nombrados por Theodor Otto Diener, un fitopatólogo del Servicio de Investigación Agrícola en Maryland, en 1971.

El ARN viroide no codifica ninguna proteína. El mecanismo de replicación involucra a la ARN polimerasa II, una enzima normalmente asociada con la síntesis de ARN mensajero a partir del ADN, que en su lugar cataliza la síntesis de "círculo rodante" de nuevo ARN utilizando el ARN del viroide como plantilla. Algunos viroides son ribozimas, que tienen propiedades catalíticas que permiten la autoescisión y ligación de genomas de tamaño unitario a partir de intermedios de replicación más grandes. El primer viroide que se identificó fue el viroide del tubérculo fusiforme de la papa (PSTVd). Se han identificado unas 33 especies.

Durante mucho tiempo ha habido confusión sobre cómo los viroides pueden inducir síntomas en las plantas sin codificar ningún producto proteico dentro de sus secuencias. La evidencia ahora sugiere que el silenciamiento del ARN está involucrado en el proceso. Primero, los cambios en el genoma del viroide pueden alterar dramáticamente su virulencia. Esto refleja el hecho de que cualquier ARNip producido tendría menos apareamiento de bases complementarias con el ARN mensajero diana. En segundo lugar, se han aislado de plantas infectadas ARNip correspondientes a secuencias de genomas de viroides. Finalmente, la expresión transgénica del ARNhp no infeccioso del viroide del tubérculo fusiforme de la patata desarrolla todos los síntomas similares a los viroides correspondientes. Esta evidencia indica que cuando los viroides se replican a través de un ARN intermedio bicatenario, son dirigidos por una enzima dicer y se escinden en ARNip que luego se cargan en el complejo de silenciamiento inducido por ARN. Los ARNip de viroides en realidad contienen secuencias capaces de emparejarse de bases complementarias con los ARN mensajeros de la propia planta y la inducción de la degradación o inhibición de la traducción es lo que causa los síntomas viroides clásicos.

Los virusoides son ARN circulares monocatenarios que dependen de virus vegetales para su replicación y encapsidación. El genoma de los virusoides consta de varios cientos de nucleótidos y solo codifica proteínas estructurales. Los virusoides son similares a los viroides en tamaño, estructura y medios de replicación. Los virusoides, aunque se estudian en virología, no se consideran virus sino partículas subvirales. Dado que dependen de virus auxiliares, se clasifican como satélites.

Los Pospiviroidae son una familia de viroides, incluido el primer viroide descubierto, PSTVd. Su estructura secundaria es clave para su actividad biológica. La clasificación de esta familia se basa en diferencias en la secuencia conservada de la región central. La replicación de Pospiviroidae se produce de forma asimétrica a través de la ARN polimerasa, la ARNasa y la ARN ligasa de la célula huésped.

Los Avsunviroidae son una familia de viroides. En la actualidad se conocen tres miembros. Consisten en genomas de ARN de entre 246 y 375 nucleótidos de longitud. Son círculos covalentes monocatenarios y tienen apareamiento de bases intramoleculares. Todos los miembros carecen de una región central conservada. La replicación ocurre en los cloroplastos de las células vegetales. Las características clave de la replicación incluyen que no se requieren virus auxiliares y no se codifican proteínas. A diferencia de la otra familia de viroides, Pospiviroidae, se cree que Avsunviroidae se replica a través de un mecanismo de balanceo simétrico. Se cree que la hebra de ARN positiva actúa como plantilla para formar hebras negativas con la ayuda de una enzima que se cree que es la ARN polimerasa II. Las cadenas de ARN negativas se escinden luego por la actividad de la ribozima y se circularizan. Un segundo mecanismo de círculo rodante forma una hebra positiva que también se escinde por la actividad de las ribozimas y luego se liga para volverse circular. Se desconoce el sitio de replicación, pero se cree que está en el cloroplasto y en presencia de iones Mg2 +.

El viroide de la mancha solar de aguacate (ASBV) es una enfermedad importante que afecta a los árboles de aguacate. Las infecciones dan como resultado rendimientos más bajos y fruta de peor calidad. El ASBV es el viroide más pequeño conocido que infecta a las plantas y se transmite por el polen y las semillas o yemas infectadas. Los árboles infectados con el viroide a menudo no muestran síntomas más que una reducción en el rendimiento. Sin embargo, siguen siendo portadores y pueden transmitir la enfermedad a otras plantas. Los síntomas en infecciones más graves incluyen rayas longitudinales deprimidas de color amarillo en la fruta. La fruta también puede volverse de color rojo o blanco. Los síntomas en la hoja son poco comunes, pero incluyen venas y pecíolos blanqueados. Los patrones rectangulares de agrietamiento también ocurren en la corteza de las ramas más viejas. Los árboles infectados pero asintomáticos tienen una mayor concentración de partículas viroides que los que presentan síntomas. Los árboles asintomáticos también representan un peligro mayor en términos de propagación del viroide.

Puntos clave

  • El ARN viroide no codifica ninguna proteína. El mecanismo de replicación involucra a la ARN polimerasa II, una enzima normalmente asociada con la síntesis de ARN mensajero a partir del ADN, que en su lugar cataliza la síntesis de "círculo rodante" de nuevo ARN utilizando el ARN del viroide como plantilla.
  • El primer viroide que se identificó fue el viroide del tubérculo fusiforme de la papa (PSTVd). Se han identificado unas 33 especies.
  • Durante mucho tiempo ha habido confusión sobre cómo los viroides pueden inducir síntomas en las plantas sin codificar ningún producto proteico dentro de sus secuencias. La evidencia ahora sugiere que el silenciamiento del ARN está involucrado en el proceso.
  • Los virusoides son ARN circulares monocatenarios que dependen de virus de plantas para su replicación y encapsidación. Dado que dependen de virus auxiliares, se clasifican como satélites.

Términos clave

  • Virusoide: ARN circulares monocatenarios que dependen de virus de plantas para su replicación y encapsidación. El genoma de los virusoides consta de varios cientos de nucleótidos y solo codifica proteínas estructurales.
  • viroide: patógenos vegetales, del orden Viroidales, que consisten en solo una pequeña sección de ARN pero sin la cubierta proteica típica de los virus


Ver el vídeo: Viroids: Possibly the Smallest Pathogens on Earth (Agosto 2022).