Viroidi: definicija, struktura, bolezni rastlin in vpliv na pridelek
Viroidi so najmanjši znani povzročitelji nalezljivih bolezni. Sestavljeni so iz kratkih krožnih enoverižnih molekul RNK, ki nimajo beljakovinske prevleke. Zaradi kratke dolžine in močne notrarnje bazne parnosti tvorijo kompaktne, pogosto »palčko‑podobne« sekundarne strukture. Viroidni genomi so izjemno majhni (pogosto okoli 250–400 nukleotidov) in so po velikosti precej manjši od tipičnih virusov — v besedilu je navedeno, da so približno 80‑krat manjši od najmanjšega virusa. Večina viroidov so rastlinski patogeni, ki lahko povzročijo bolezni rastlin in pri nekaterih gostiteljih povzročijo znatno izgubo pri delka.
Struktura in klasifikacija
Viroidi so krožna enoverižna (ss) RNK brez kodiranih beljakovin. Njihova funkcija in stabilnost temelji na močni sekundarni strukturi, ki jo omogočajo intramolekularne baze. Po mestu replikacije in mehanizmih razvrščamo viroide v dve glavni družini: Pospiviroidae (replikacija v jedru rastlinske celice) in Avsunviroidae (replikacija v kloroplastih; nekateri imajo samokatalitične »hammerhead« ribozime). Genomska velikost in struktura sta ključna za prepoznavanje in taksonomsko opredelitev vrst.
Replikacija in mehanizem bolezni
Viroidi se replciarajo z izkoriščanjem rastlinskih encima — RNA‑odvisne RNA polimeraze rastline. Replikacija poteka po takšnem ali drugačnem krožnem modelu (»rolling circle«), pri čemer nastajajo dolge multimerne kopije, ki se nato obdelajo v enote velikosti viroida. Viroidna RNK lahko moti gensko izražanje gostitelja, včasih s tvorbo siRNA‑molekul, ki utišajo gostiteljske gene; to motenje pogosto vodi do simptomov bolezni (deformacije listov, kloroza, zaviranje rasti ipd.).
Prenos in gostitelji
Glavni gostitelji so rastline; viroidi so znani pri številnih kulturnih rastlinah, med drugim pri krompirju, citrusih, paradižniku, pomarančah in palmah. Prenos poteka z:
- vegetativnim razmnoževanjem (steklenični poteki, cepljenja, gomolji),
- kontaminiranimi orodji in delovnimi postopki (mehanični prenos),
- seme in pelod (pri nekaterih vrstah),
- v nekaterih primerih lahko vlogo igrajo tudi vektorji ali drugi biotski prenašalci, čeprav to ni tako pogosto kot pri virusih.
Simptomi in bolezni rastlin
Simptomi so odvisni od vrste viroida in gostitelja. Pogosti znaki vključujejo:
- zaviranje rasti in šibko vitko rast (»stunting«),
- izkrivljanje listov, pegavost ali valovitost listnih robov,
- kloroza ali barvne spremembe,
- okvarjen razvoj cvetov in plodov, zmanjšan pridelek in slabša kakovost pridelka.
Znani primeri bolezni vključujejo viroid vretenastih gomoljev krompirja (PSTVd), citruse — exocortis, in pri nekaterih palmah bolezni, kot je coconut cadang‑cadang. Posledice so lahko gospodarsko zelo resne, z izgubo pridelkov in omejitvami pri trgovanju.
Diagnostika
Ker viroidi ne kodirajo beljakovin, jih ni mogoče zaznati z običajnimi antigenskimi testi, zato se za diagnozo uporabljajo molekularne metode, predvsem:
- RT‑PCR (verižna reakcija s povratno transkripcijo),
- hibridizacijske metode (npr. northernov hibrid),
- sekvenciranje in primerjava z znanimi viroidnimi zaporedji.
Hitro in natančno odkrivanje je ključno za preprečevanje širjenja v nasadih in za programe certificiranja rastlinskega materiala.
Kontrola, preprečevanje in upravljanje
Za viroide ni kemičnega zdravila. Glavne strategije so preventivne in upravne:
- uporaba certificiranega, zdravstveno preverjenega semenskega/razmnoževalnega materiala in brezvirusnih vrst,
- sanitacija in razkuževanje orodij ter strog higienski režim pri vegetativnem razmnoževanju,
- izbira odpornih sort, če so na voljo,
- karantenske ukrepe in nadzor pri uvozu rastlinjega materiala.
Zgodovina odkritja in pomen v znanosti
Viroidi so bili prvi »podvirusni patogeni«, ki jih je odkril in poimenoval Theodor Otto Diener. Leta 1971 je bil rastlinski patolog v raziskovalnem centru ameriškega ministrstva za kmetijstvo v Beltsvillu v Marylandu. Prvi identificirani viroid je bil viroid vretenastih gomoljev krompirja (PSTVd). Identificiranih je bilo približno 33 vrst. Od takrat so raziskave viroidov razširile razumevanje ne le patogeneze rastlin, temveč tudi osnovnih mehanizmov delovanja nekodirajočih RNA.
Povezava z virusom hepatitisa D
Obstaja zanimiva primerjava med viroidi in človeškim patogenom: virus hepatitisa D (HDV) je okvarjen RNA virus, ki za tvorbo infektivnih delcev zahteva ovojnico virusa hepatitisa B. HDV ima rodovitne strukture in lastnosti, ki ga po nekaterih značilnostih približajo viroidom (npr. krožna, visoko strukturirana RNA in prisotnost ribozimskih aktivnosti pri nekaterih sojih), vendar HDV kodira vsaj eno beljakovino in je torej bolj kompleksen kot klasični viroidi ter povzroča bolezni pri ljudeh.
Zaključek
Viroidi so edinstveni in pomembni patogeni rastlin, ki izzivajo kmetijstvo in znanost zaradi svoje majhnosti, neobičajne biologije in potenciala za velike gospodarske posledice. Učinkovit nadzor temelji na preprečevanju vnosa in širjenja, rednem nadzoru z molekularnimi testi ter uporabi certificiranega razmnoževalnega materiala.
Theodor O. Diener je leta 1971 presenetil znanstveni svet, ko je odkril viroid
Vprašanja in odgovori
V: Kaj so viroidi?
O: Viroidi so najmanjši znani nalezljivi patogeni, ki so sestavljeni samo iz kratkih nizov krožne enoverižne RNK brez beljakovinske prevleke.
V: Kakšne vrste bolezni povzročajo viroidi?
O: Viroidi so večinoma rastlinski patogeni in povzročajo bolezni rastlin, ki lahko povzročijo izgubo pridelka.
V: Kako veliki so genomi viroidov?
O: Viroidni genomi so izjemno majhni, približno 80-krat manjši od najmanjšega virusa.
V: Kateri človeški patogen je podoben viroidom?
O: Človeški patogen, ki je podoben viroidom, je virus hepatitisa D, ki je okvarjen virus RNA.
V: Kdo je odkril in poimenoval viroide?
O: Viroide je odkril in poimenoval Theodor Otto Diener, rastlinski patolog v raziskovalnem centru ameriškega ministrstva za kmetijstvo v Beltsvillu v Marylandu, leta 1971.
V: Kateri viroid je bil identificiran kot prvi?
O: Prvi identificirani viroid je bil viroid vretenastih gomoljev krompirja (PSTVd).
V: Koliko vrst viroidov je bilo identificiranih?
O: Identificiranih je bilo približno 33 vrst viroidov.
