Nel caso dei virus sono state sperimentate diverse strategie/meccanismi, che tra l’altro hanno prodotto varietà commerciali di patata resistenti. Queste si possono distinguere in:
Strategie non basate sul gene silencing:
Coat protein
Questa strategia si basa sull’interferenza nel disassemblaggio della particella virale e in altre fasi del ciclo. Piante transgeniche TMV CP sono più resistenti all’inoculazione con virioni del TMV, ma meno all’inoculo con RNA virale. Si è visto che la resistenza dipende dalla produzione di CP nelle cellule epidermiche infettate inizialmente, ma non si esprime se l’infezione arriva al mesofillo. Mutanti virali GUS infettati su protoplasti evidenziano meno attività GUS che i ceppi selvaggi. Mutanti nel CP riducono la malattia prodotta dai ceppi selvaggi perché interferiscono negativamente con il disassemblaggio dei virioni wild type. In altri casi si è visto anche che il meccanismo di movimento nella pianta e l’assemblaggio di nuovi virioni possono venire soppressi dall’espressione di CP. Esperimenti con il virus a mosaico dell’alfaalfa (AIMV) hanno dimostrato che l’effetto protettivo deriva sia dall’inibizione del disassemblaggio(con bassi livelli di CP) sia dall’inibizione del ciclo virale a livello dell’assemblaggio, della replicazione o dell’interazione con recettori dell’ospite (con alti livelli di CP). Infatti, la strategia del CP funziona molto bene anche contro il virus X della patata, ed è efficace sia contro l’inoculo di virioni che quello di RNA virale, inibendo il movimento intercellulare, di cui CP è un importante cofattore.
Movement Proteins
Aumentando l’espressione di una MP aumenta l’infezione, mentre se la proteina non è funzionale si ottiene resistenza ad ampio spettro, indicando un interazione delle MP con i plasmodesmi ed una competizione per i legami con essa in presenza di MP transgeniche inattive.
RNA (o DNA)-Mediated Resistance
In questo caso c’è una competizione con il genoma virale per la trascrizione e la replicazione (inibizione competitiva). Ciò si può ottenere con un DI (defective-interfering) RNA (o DNA) oppure con elementi attivi in cis sul genoma virale o con sequenze derivate da un RNA satellite.
Strategie basate sul gene silencing:
Comprendono tutti i casi in cui è stato dimostrato il coinvolgimento del silenzia mento genico nell’instaurarsi della resistenza dovuta all’espressione di un transgene. In questi casi il livello di accumulo di RNA del transgene non è correlato con il livello di resistenza, o si ottiene resistenza utilizzando RNA non traducibili. Il gene silencing dei geni virali e del transgene è dovuto a meccanismi post-trascrizionali che operano a livello dell’RNA, e che possono sopprimere l’accumulo di RNA virali che hanno un certo grado di identità di sequenza con il transgene silenziato. Questo meccanismo, che si basa sun un RNA antisenso (non ancora purificato in vivo) è stato definitivamente confermato per i virus X e Y della patata, e dà luogo a quella che viene chiamata homology-dependent- resi stance. Purtroppo non è efficace se i ceppi differiscono nella sequenza nucleotidica anche solo per il 22%.
Modello quantitativo
Dipende da un fattore quantitativo, in cui c’è una soglia di espressione del transgene che attiva questa resistenza. In alcuni casi la resistenza si evidenzia subito (già presente al momento dell’inoculo), mentre in altri casi si evidenzia dopo una settimana o più. In quest’ultimo caso, la pianta prima si ammala e poi guarisce (recovery), poiché bisogna superare la soglia di efficacia dell’RNA virale + RNA del transgene. In questo modello, alti livelli di espressione del transgene sono in genere più efficaci.
Modello qualitativo
Dipende da un fattore qualitativo, in cui c’è un fattore che controlla la produzione di RNA aberrante nelle linee che mostrano resistenza. In questi casi la teoria della soglia non può spiegare la resistenza, il silencing ed il recovery. Ad esempio, linee resistenti e suscettibili al PVX avevano lo stesso livello di espressione del transgene. Secondo questo modello si ottiene resistenza solo se il transgene trascrive un RNA aberrante che funge da stampo preferito per la produzione di RNA antisenso, il quale attiva la soppressione dell’accumulo di RNA virale e transgenico. Questo RNA aberrante potrebbe formarsi se il DNA del transgene ricombina con L’RNA virale producendo copie multiple del relativo gene wild type, che vengono parzialmente metilate (la metilazione inattiva la trascrizione), trascrivendo RNA troncato e aberrante. Perciò più copie sono presenti del transgene più probabilità c’è di ottenere resistenza. Questa interazione fisica tra l’RNA virale(citoplasmatico) e il DNA transgenico (nucleare) si può ottenere durante la divisione cellulare (quando la membrana nucleare si scompone) specialmente in tessuti in una rapida fase di accrescimento. Ciò spiega come mai il recovering per alcuni virus si ottiene solo nelle foglie più giovani e non in quelle più vecchie.
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