Il cavolfiore virus del mosaico (abbreviazione CaMV di virus del mosaico del cavolfiore ) è una specie di virus delle piante della famiglia Caulimoviridae .
È il tipico membro del Caulimovirus , uno dei sei generi della famiglia Caulimoviridae , pararetrovirus che infettano le piante . I pararetrovirus sono un gruppo parafiletico che denota virus che si replicano per trascrittasi inversa proprio come i retrovirus . Questo gruppo contiene il virus dell'epatite B e i Badnavirus . Tuttavia, le particelle virali non contengono RNA come i retrovirus (es. HIV) ma contengono DNA . CaMV appartiene al gruppo VII (pararetrovirus a DNA a doppia elica) della classificazione di Baltimora .
CaMV infetta principalmente piante appartenenti alla famiglia delle Brassicaceae come Arabidopsis thaliana e alcune Solanaceae . Questo virus provoca malattie che si manifestano con sintomi di tipo " mosaico " o "screziato" sulle foglie di molte crocifere coltivate, in particolare Brassica campestris e Brassica oleracea .
Viene trasmesso dagli afidi in modalità non circolante, cioè il virus rimane attaccato all'acrostilo dell'afide (Uzest et al., 2007; Uzest et al., 2010) senza che le particelle non debbano interagire con l' emocoel per essere trasmesso da pianta a pianta.
CaMV è caratterizzato da un genoma confezionato sotto forma di DNA circolare a doppia elica di circa 8000 paia di basi e comprendente sette open reading frame (ORF).
Entrando nella cellula ospite, il DNA virale viene immagazzinato sotto forma di un mini-cromosoma e l'RNA polimerasi II cellulare sintetizza due trascritti principali chiamati 35S e 19S. L'mRNA 19S monocistronico codifica per la proteina virale P6 e l'mRNA 35S policistronico e pregenomico che codifica per tutte le proteine virali. Gli MRNA sono trasportati nel citoplasma, l'mRNA 19S è tradotto nella proteina P6, coinvolta nella traduzione del filamento di mRNA 35S policistronico (Leh et al., 2000; Park et al., 2001; Bureau et al., 2004) che produce tutto altre proteine virali. Tra queste proteine, la trascrittasi inversa utilizzerà l'RNA 35S come modello per la trascrittasi inversa virale al fine di sintetizzare il nuovo DNA a doppia elica che sarà confezionato in nuovi capside virali. La sintesi proteica, la trascrizione inversa e il confezionamento avvengono quindi in “fabbriche virali” la cui matrice principale è composta dalla proteina P6 (si parla di corpi di inclusione densi). Inoltre, due proteine virali (codificate dalle proteine ORF2 e ORF3, rispettivamente P2 e P3), una volta espresse nei corpi di inclusione densi migrano poi verso i “corpi di trasmissione” (chiamati anche corpi di inclusione chiari) (Martiniere et al., 2009 ). Per completare il ciclo vitale, le particelle virali appena formate migrano verso le cellule vicine attraverso i plasmodesmi e verso altre foglie attraverso il floema.
La proteina P1 (40KDa, pI 7.5) è la proteina del movimento (MP), è coinvolta nel movimento cellula-cellula e interagisce con i plasmodesmi formando tubuli all'interno (Perbal et al., 1993). La formazione di questi tubuli avviene probabilmente con l'aiuto delle proteine cellulari. Il MP di CaMV interagisce in vivo con una proteina della famiglia Rab che svolge un ruolo nel trasporto vescicolare, mutazioni in MP che aboliscono l'interazione, rendono il virus non infettivo (Huang et al., 2001). I parlamentari di CaMV interagiscono con una pectina metilesterasi associata alla doppia parete cellulare ibrida, l'abolizione di questa interazione porta al fallimento dell'infezione (Chen et al., 2000).
La proteina P2 (18KDa, pI 10.3) viene sintetizzata in corpi di inclusione densi prima di essere rapidamente esportata in corpi di inclusione chiari di cui è il componente principale (Espinoza et al., 1991; Martiniere et al., 2009). P2 interagisce con i microtubuli (Blanc et al., 1996) e svolge un ruolo nella trasmissione del virus da parte degli afidi, funge da collegamento ("ipotesi ponte") tra il complesso virale trasmissibile (cioè associato alla proteina P3, Leh et al. ., 1999) e stiletti afidi (Drucker et al., 2002; Uzest et al., 2007).
La proteina P3 (15KDa, pI 10.8) si trova in corpi di inclusione densi e poi chiari e partecipa al complesso trasmissibile. P3, una proteina del capside minore e non strutturale, interagisce con la proteina del capside P4 e con la proteina P2 per formare il complesso trasmissibile (Leh et al., 2001). P3 ha due attività distinte nel terminale N e C, questi domini sono essenziali per l'infezione sistemica della pianta ospite e non possono essere sostituiti da domini simili di altri Caulimovirus. La regione N terminale ha un dominio "a spirale" per formare un tetramero (Leclerc et al., 1998), ma sembra che la forma biologica in planta sia in dimero antiparallelo (Uzest et al., 2010). La regione C terminale ha una sequenza ricca di prolina con una forte affinità con il DNA a doppio filamento (Mougeot et al., 1993).
La proteina del capside (P4) viene tradotta in una forma precursore di 56KDa (pI 5.1). Viene quindi scisso dalla parte proteasi della trascrittasi inversa virale (P5) per dare proteine di 42, 39 e 37 KDa (rispettivamente pI 9.4; 9.9 e 10.1) che compongono il capside. La regione centrale della proteina è sufficiente per l'autoaggregazione in vitro di P4 (Chapdelaine e Hohn, 1998). Le proteine capside da 42 e 39 kDa (rispettivamente CP42 e CP39) hanno un dominio zinc finger nella loro parte C-terminale che consente il legame con l'RNA virale. Si trovano la parte terminale C così come la parte terminale N del CP44 di serine che possono essere fosforilate dalla caseina chinasi II dell'ospite, la mutazione di questi siti abolisce l'infezione (Chapdelaine et al., 2002; Champagne et al. .., 2007). Nella regione N-terminale di CP44, la proteina ha in particolare una regione contenente un motivo PEST mirato dal proteasoma dell'ospite (Karsies et al., 2001).
La proteina P5 è una proteina 78KDa multifunzionale essenziale per la replicazione del virus. La regione N-terminale trasporta una proteinasi dell'acido aspartico (22.8KDa, pi 8.3) che viene rilasciata per auto-scissione (Torruella et al., 1989). La parte terminale C è costituita dalla trascrittasi inversa (56KDa, pI 9.9) e RNAse H. La trascrittasi inversa di CaMV utilizza, come tutti i pararetrovirus, un tRNA citoplasmatico come primer per la sintesi del filamento negativo di DNA. Neo-formato da 35S RNA. Durante la sintesi del DNA, la RNasi H degrada il filamento di RNA stampo lasciando un primer per la sintesi del filamento di DNA positivo. P5 è una proteina che mostra una forte somiglianza con la RT di virus animali come l'epatite B o l'HIV, su cui abbiamo molte indicazioni. Ciò ha permesso di identificare il legame tra la RT dell'epatite B e la proteina Hsp 90 (Hu et al., 2004) trovata in Arabidopsis.
La proteina P6 (62KDa, pI 9.2) è una proteina multifunzionale, chiamata anche TAV (transattivatore traslazionale / viroplasmina). È il principale costituente dei corpi di inclusione densi e la proteina più abbondante nelle cellule infette. P6 si lega alle proteine eIF3, eIF4 e alle subunità L24, L18 e L13 del ribosoma 60S e attraverso le zone miniTAV (Leh et al., 2000; Park et al., 2001; Bureau et al., 2004) e da la sua zona MBD (multiple protein-biding domain) (Ryabova et al., 2004). Oltre ad intervenire nella transattivazione della traduzione dell'RNA 35S, questi legami consentono un meccanismo di "re-iniziazione della traduzione" sull'RNA policistronico 35S (Ryabova et al., 2004). P6 è anche coinvolto nel meccanismo dello "shunt ribosomico" che è essenziale per l'infezione (Pooggin et al., 2000; Pooggin et al., 2001). Lo "shunt ribosoma" è un meccanismo di inizio della traduzione in cui i ribosomi bypassano fisicamente parti delle UTR 5 'per raggiungere direttamente il codone iniziale, al fine di evitare la scansione di ORF piccoli (ORF corti) e strutture. È anche coinvolto nel determinismo dello spettro dell'ospite e nella gravità dei sintomi (Schoelz et al., 1986). P6 possiede NLS che gli permettono di penetrare nel nucleo, la mutazione di questi domini abolendo l'infezione, senza alterare la transattivazione della traduzione (Haas et al., 2008). Durante l'infezione, CaMV è soggetto al silenziamento dell'ospite (Al-Kaff et al., 1998) che colpisce principalmente il promotore 35S dell'RNA virale (Moissiard e Voinnet, 2006). P6 agisce anche come soppressore del silenziamento dell'RNA (Love et al., 2007) legandosi alla proteina DRB4 che è nota per facilitare il lavoro di Dicer DCL4 (Haas et al., 2008).
Il prodotto ORF7 non è mai stato trovato in planta e la sua funzione rimane quindi sconosciuta oggi (Wurch et al., 1990).
I promotori del gene CaMV 35S presente nel virus sono spesso utilizzati nell'ingegneria genetica per garantire che il nuovo materiale genetico sia espresso dalla cellula modificata. Sebbene derivati da un fitovirus, i promotori vengono letti dalle polimerasi di RNA II da un'ampia varietà di organismi, tra cui Escherichia coli , funghi e cellule animali e umane.
Pertanto, è possibile determinare se un organismo, un alimento o un prodotto contiene organismi geneticamente modificati , rilevando la presenza di questi promotori nel materiale genetico del campione.