Диссертация

Работа посвящена изучению организации и функционирования гена, кодирующего гомолог ингибитора пептидазы Кунитца (NbKPILP), а также 3’-концевых генов вируса табачной мозаики. Основная цель настоящей работы – выявление особенностей организации и функционирования генной матрешки, кодирующей гомолог ингибитора пептидазы Кунитца (NbKPILP) в растениях N. benthamiana, и структурный анализ перекрывающихся открытых рамок считывания (ОРС) у тобамовирусов, отличающихся растениями-хозяевами. В первой части диссертационной работы показано, что содержание мРНК NbKPILP в здоровых листьях N. benthamiana резко увеличивается при воздействии биотических или абиотических факторов, однако это увеличение не определяется активностью транскрипционного промотора гена NbKPILP. Показано, что мРНК NbKPILP внутри основной ОРС содержит альтернативную ОРС, кодирующую полипептид длиной 53 аминокислотных остатка, который содержит амфипатическую спираль (53ак-аОРС). Транзиентная экспрессия 53ак-аОРС сопровождается некротизацией листа, в тоже время введение в 53ак-аОРС мутаций, разрушающих амфипатическую спираль, приводит к увеличению содержания мРНК NbKPILP в инокулированных листьях. Наличие в составе основной ОРС нуклеотидной последовательности, богатой пуриновыми остатками, и благоприятный нуклеотидный контекст стартового кодона определяет возможность экспрессии 53ак-аОРС. Показано, что синтез 53ак-полипептида in vivo происходит с «материнской» мРНК NbKPILP, а не с альтернативной мРНК. Таким образом, организация гена, кодирующего гомолог ингибитора пептидазы Кунитца (NbKPILP), у растений семейства пасленовых является первым примером генной матрешки, когда продукт альтернативной открытой рамки считывания (аОРС), «вложенной» в основную ОРС, может контролировать ее экспрессию. Во второй части работы проведен анализ данных о структурных особенностях и возможных функциях перекрывающихся генов тобамовирусов, различающихся растениями-хозяевами. Результаты анализа позволили заключить, что природная организация 3’-концевых перекрывающихся ОРС в геноме тобамовирусов может обеспечивать эффективную адаптацию и репродукцию в данном хозяине. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизмов, с помощью которых растение противостоит влиянию факторов окружающей среды, а вирус расширяет или изменяет круг растений-хозяев.