VÍRUS DO MOSAICO DO TABACO: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA, REPLICAÇÃO - BIOLOGIA - 2025

O vírus do mosaico do rapé (TMV, do inglês Tobacco Mosaic Virus) é um vírus RNA vegetal que causa o aparecimento de manchas marrons nas folhas de plantas rapé e outras culturas de interesse econômico, como tomate e outras Solanaceae.

Seu nome deriva do padrão de manchas que causa nas plantas infectadas, que é descrito como um "mosaico". É o primeiro vírus identificado e descrito na natureza, eventos ocorridos entre o final dos anos 1800 e o início dos anos 1900, ou seja, há mais de um século.

Micrografia eletrônica do vírus do mosaico do tabaco (Fonte: Nenhum autor legível por máquina fornecido. Chb assumido (com base em reivindicações de direitos autorais). / Domínio público, via Wikimedia Commons)

Estima-se que as perdas de tabaco causadas pelo vírus do mosaico do tabaco giram em torno de 1%, à medida que se cultivam cada vez mais plantas resistentes. No entanto, outras culturas como o tomate, por exemplo, sofrem perdas superiores a 20% devido à doença provocada pelo TMV.

Um dos principais problemas agronômicos relacionados a este vírus tem a ver com o fato de poder viver mesmo quando a planta que o hospeda morre e, além disso, suportar altas temperaturas, de forma que sua eliminação de uma lavoura ou das instalações de uma estufa é bastante desafiadora.

No entanto, o vírus do mosaico do tabaco provou ser muito útil como:

- Modelo simbólico e didático para expor as características essenciais que definem os vírus

- Protótipo para investigar a biologia de plantas hospedeiras do parasita, especialmente tabaco

- Ferramenta para o estudo de interações patógeno-hospedeiro e tráfico de células

- Ferramenta biotecnológica para expressão de proteínas de interesse farmacêutico no tabaco.

Descoberta

Desde a sua identificação, o vírus do mosaico do tabaco teve um papel transcendental no estabelecimento do campo da virologia, pois foi o primeiro vírus identificado e descrito na história.

Tudo começou em 1879, quando o químico agrícola alemão Adolf Meyer se dedicou ao estudo de algumas doenças que afetavam o tabaco.

Esse cientista demonstrou que uma doença que causava o aparecimento de manchas nas folhas do tabaco poderia ser transmitida de uma planta doente para uma sadia, bastando esfregar as folhas desta com um extrato da primeira.

Meyer chamou isso de "doença do mosaico do tabaco" e inicialmente sugeriu que o agente etiológico (aquele que o produzia) era de origem bacteriana, embora não pudesse isolá-lo ou cultivá-lo experimentalmente in vitro.

Estrutura do vírus do mosaico do tabaco. 1) RNA de fita simples, 2) Capsômero ou protômero, subunidade da proteína CP do capsídeo e 3) Estrutura do capsídeo (Fonte: Y_tambe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0) via Wikimedia Commons)

Descoberta do primeiro vírus

O crédito pela descoberta das partículas virais vai para Dmitry Ivanovsky, um microbiologista russo que investigou a doença do mosaico do tabaco entre 1887 e 1890, descobrindo que o agente causador da doença era tão pequeno que podia passar pelos minúsculos poros de um filtro de porcelana, por onde as bactérias não podiam passar.

Com esse acontecimento, Ivanovsky determinou que a doença se devia a um "vírus filtrável", tomando o termo "vírus" da palavra latina para "veneno".

Os trabalhos de Ivanovsky foram posteriormente confirmados, em 1895, pelo holandês Willem Beijerinck, que demonstrou a transmissão serial do vírus (de planta para planta) por meio da seiva filtrada de plantas doentes.

O trabalho de Beijerinck também serviu para provar que não era simplesmente uma toxina química, mas sim um agente vivo capaz de auto-replicação.

Entre 1927 e 1931, dois cientistas do Boyce Thompson Institute na Filadélfia, Vinson e Petri, concentraram o vírus por precipitação usando os métodos usados ​​para purificação de proteínas.

Mais tarde, em 1935, Stanley purificou o vírus e conseguiu cristalizar partículas em forma de agulha altamente ativas e infecciosas, marcando um evento sem precedentes no qual uma entidade "viva" poderia ocorrer em um estado cristalino.

Anos mais tarde, com a colaboração e o trabalho de vários cientistas, foi determinado que o vírus do mosaico do tabaco era um vírus de RNA de banda única, com aparência ou morfologia filamentosa.

Caracteristicas

- É um vírus de RNA de banda única cujos vírions ou partículas virais são em forma de bastonete

- Seu genoma, assim como a maioria dos vírus, é protegido por uma capa protéica

- Pertence à família Virgaviridae e ao gênero Tobamovirus

- Infecta as plantas do tabaco e também algumas plantas afins, especialmente a erva-moura (batata, tomate, berinjela, etc.), agregando mais de 200 hospedeiros possíveis

- É extremamente estável e pode ficar em diferentes superfícies por muito tempo

- Em plantas infectadas, este vírus se acumula em títulos consideravelmente altos

- Os sintomas que causa nas plantas doentes são perceptíveis e fáceis de identificar

Estrutura

O vírus do mosaico do tabaco, como mencionado, é um vírus de RNA de fita simples (fita simples) cujas partículas virais têm a forma de bastonetes.

Esquema generalizado da estrutura do vírus do mosaico do tabaco, TMV (Fonte: TMV_Structure.png: Graham Colm Talk O uploader original foi GrahamColm na Wikipedia em inglês. Trabalho derivado: Arnaugir / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Capa de proteína

A estrutura característica de cada partícula viral é dada por uma capa protéica formada por uma hélice destra de subunidades de uma proteína conhecida como "capa protéica".

Este envelope possui aproximadamente 2.130 subunidades de proteínas, que se traduzem em uma partícula viral com tamanho médio de 300 nm de comprimento, diâmetro de 18 nm e centro oco de 2 nm de raio, onde o genoma ocupa um raio próximo ao 4 nm.

Vista superior do revestimento de proteína TMV (Fonte: autores de deposição: Stubbs, G., Pattanayek, R., Namba, K.; autor de visualização: Usuário: Astrojan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by /4.0) via Wikimedia Commons)

Genoma

O RNA genômico está imprensado entre as sucessivas voltas da hélice que compõe o envelope, unindo três de seus nucleotídeos a cada subunidade da proteína e, portanto, permanecendo completamente coberto pela proteína.

Este genoma tem 6.395 nucleotídeos de comprimento e tem uma "capa" invertida de 7-metil-guanosina anexada à sua extremidade 5 'por meio de uma ligação trifosfato.

A informação codificada no genoma do TMV corresponde a 4 genes que codificam 4 produtos diferentes:

- Duas proteínas associadas à replicação, uma de 126 kDa e outra de 183 kDa, traduzidas diretamente do RNA do vírus

- Uma proteína de movimento (MP, do inglês Movement Protein) e uma proteína estrutural ou de revestimento (CP, do inglês Coat Protein), que são traduzidos de RNAs “subgenômicos”

Uma infecção por TMV bem-sucedida envolve a cooperação desses quatro produtos multifuncionais com muitos dos componentes celulares da planta hospedeira, especialmente a membrana celular e o citoesqueleto.

Replicação

Para compreender o mecanismo de replicação do TMV, é necessário compreender alguns aspectos da infecção por este vírus.

Infecção inicial

O TMV só entra na planta por meio de feridas mecânicas que "abrem" temporariamente a membrana plasmática ou causam eventos de pinocitose.

A infecção pode ocorrer a partir de feridas causadas pelo manuseio com mãos infectadas e por instrumentos de poda infectados, etc., mas raramente é transmitida por insetos.

Uma vez no citosol, as partículas virais se desmontam e liberam seu RNA genômico, que é reconhecido pela célula como seu próprio RNA e é traduzido por enzimas citosólicas especializadas para esse fim.

A “capa” de metilguanosina do RNA genômico do TMV é de extrema importância para esse processo, pois consegue “contornar” o sistema de “vigilância” da célula e promover sua interação com outros componentes celulares.

O número de partículas virais reunidas aumenta rapidamente e estas podem deixar a célula infectada e infectar outras células vizinhas por meio dos plasmodosmas, que são "canais" que conectam o citosol de uma célula com o das células que a circundam.

Eventualmente, as partículas virais atingem o sistema de translocação da planta, ou seja, o xilema e o floema, dispersando-se pela planta.

Como é o processo de replicação?

O vírus do mosaico do tabaco usa seu genoma como molde para sintetizar fitas complementares negativas que servem como molde para a síntese de um grande número de fitas positivas.

Esses modelos também são usados ​​para a síntese de RNAs mensageiros "subgenômicos" que contêm as estruturas de leitura aberta para as proteínas MP e CP.

As duas proteínas associadas à replicação que são codificadas no RNA genômico do TMV têm os domínios da metil transferase, helicase e da polimerase de RNA dependente de RNA.

A replicação parece ocorrer em um complexo associado à membrana do retículo endoplasmático que contém essas proteínas, a proteína do movimento (MP), o RNA viral e outras proteínas hospedeiras da planta.

Sintomas

Os sintomas do vírus do mosaico do tabaco variam muito de uma espécie de planta para outra. Ou seja, dependem consideravelmente do tipo de planta hospedeira e, além disso, da cepa do vírus, do "background" genético da planta e das condições ambientais onde ela se encontra.

Fotografia da folha de uma planta de tabaco infectada com TMV (Fonte: RJ Reynolds Tobacco Company Slide Set / Domínio público, via Wikimedia Commons)

Os sintomas geralmente aparecem cerca de 10 dias após a infecção inicial e são:

- Aparecimento de manchas marrons ou amareladas com uma matriz tipo mosaico nas lâminas das folhas

- Necrose

- Crescimento atrofiado

- Folha ondulada

- Amarelecimento dos tecidos

- Baixo rendimento na produção de frutas e até mesmo aparecimento de frutas danificadas e deformadas

- Atraso no amadurecimento dos frutos

- Cor dos frutos não uniforme (especialmente no tomate)

Referências

1. Butler, PJG (1999). Auto-montagem do vírus do mosaico do tabaco: o papel de um agregado intermediário na geração de especificidade e velocidade. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 354 (1383), 537-550.
2. Liu, C., & Nelson, RS (2013). A biologia celular da replicação e movimento do vírus do mosaico do tabaco. Fronteiras na ciência das plantas, 4, 12.
3. Mphuthi, P. (2017). Sintomas, transmissão e manejo do vírus do mosaico do tabaco. Farmer's Weekly, 2017 (17014), 60-61.
4. Rifkind, D., & Freeman, G. (2005). As descobertas ganhadoras do Prêmio Nobel em doenças infecciosas. Elsevier.
5. Scholthof, KBG (2000). Lições em fitopatologia: vírus do mosaico do tabaco. Plant Health Instr.
6. Scholthof, KBG (2004). Vírus do mosaico do tabaco: um sistema modelo para a biologia vegetal. Annu. Rev. Phytopathol., 42, 13-34.