التوابع الرايبية Satellite RNAs

الكائنات دون الفايروسية

هي الكائنات الأصغر حجما وتركيبا من الفايروسات ولكنها تماثلها تركيبيا كونها تتكون من أحماض نووية عارية أو مغلفة بغطاء بروتيني وتشمل هذه الكائنات:

الفايروسات التابعة Satellite viruses والتوابع الرايبية Satellite RNAs والفايرويدات Viroids.

التوابع الرايبية

التوابع الرايبية Satellite RNAs وتسمى اختصارا Sat RNA هي أحماض نووية إضافية مرتبطة بالجينوم الفايروسي لعدد من أنواع الفايروسات المساعدة ولكن لها استقلاليتها النسبية عنها وتختلف عن الفايروسات التابعة بأنها تعتمد على الفايروسات المساعدة في تضاعفها وأنها تعبا معها في نفس كابسيد الفايروس المساعد أي ليس لها غطائها البروتيني الخاص ولكنها تشترك مع الفايروسات التابعة في أربع صفات مهمة هي (1) جينوماتها عبارة عن جزيئة حامض نووي صغير الحجم ولكنه ليس جزءا من جينوم الفايروسات المساعدة رغم وجود تماثل طفيف في التعاقب النيوكليوتايدي بينها (2) تعتمد في تضاعف جينوماتها على الفايروسات المساعدة (3) تتضاعف بواسطة قالبها الخاص لحامضها النووي Nucleic acid template المستقل عن قالب الفايروس المساعد (4) تسبب أعراضها الخاصة على النباتات أو على الأقل في بعض أنواع النباتات العائلة، ولوحظ أن التوابع الرايبية ذات جينوم الرنا ترتبط فقط مع الفايروسات المساعدة ذات جينوم الرنا أيضا ولم يسجل ارتباطها مع الفايروسات المساعدة ذات جينوم الدنا وكذلك الحال مع التوابع الرايبية ذات جينوم الدنا فأنها لا ترتبط إلا مع الفايروسات المساعدة المماثلة لها في نوع الجينوم، ويبين الجدول التالي أنواع هذه التوابع.

جدول يوضح التوابع الرايبية الكبيرة مفردة الخيط Large ssRNAs Satellites

1- التوابع الرايبية الكبيرة النوع "بي" B-type Satellite RNAs

يطلق عليها أيضا "المجموعة الثانوية الأولى" 1 Subgroup وهي ذات نشاط رايبي مراسل وتمتلك قدرة تخليق بروتيناتها بواسطة جينومها المكون من هيكل تشفيري مفتوح واحد ORF، سجل وجود هذه التوابع مع أنواع من فايروسات Nepoviruses وكذلك سجل نوع مرتبط بفايروس موزائيك البامبو (BaMV) التابع لجنس Potexvirus، وفيما يلي وصف لبعض منها:

أ- التابع الرايبي "بي" لفايروس الحلقة السوداء للطماطة

Satellite RNA of Tomato black ring virus

يعرف هذا التابع اختصارا Bsat-TBRV وهو ممثل للتوابع الرايبية التي سجلت مع أنواع من فايروسات Nepoviruses، وهو عبارة عن جينوم بحجم 1,4 كيلو قاعدة يعبأ في أنواع عديدة من الأغطية البروتينية المشتقة من كابسيد الفايروس المساعد والمرتبطة معه لذا تتكون له جسيمات متنوعة الوزن الجزيئي، وينقل كما هو الحال مع الفايروس المساعد بواسطة النيماتودا الناقلة وبالبذور ويبدو أنه لا يؤثر على تضاعف فايروسه المساعد أو على الأعراض التي يسببها.

اكتشفت العديد من التوابع الرايبية الأخرى مع فايروسات Nepoviruses ومنها التابع الرايبي المرافق لعزلة فايروس موزائيك الزهرة العربية (ArMV) التي تصيب نبات الخشخاش Hop حيث يسبب زيادة شدة الأعراض التي يسببها على النبات حيث يزداد التشوه الذي يطلق عليه Nettlehead، كذلك اكتشف تابعين لفايروس التبرقش الاصفر للهندباء البرية (ChYMV) وعرفت خواص جينوميها.

ب- التابع الرايبي "بي" لفايروس موزائيك البامبو

 Satellite RNA of Bamboo mosaic virus

يعرف هذا التابع اختصارا Bsat-BaMV وهو جينوم بحجم 0,836 كيلو قاعدة الذي يمتلك هيكل تشفيري مفتوح واحد ORF يشفر بروتينا بحجم 20 كيلو دالتون يرتبط بشدة مع جينوم الفايروس المساعد.

2. التوابع الرايبية الخيطية الصغيرة النوع "سي"

Small linear satellite RNAs, C-type

يطلق عليها أيضا "المجموعة الثانوية الثانية" 2 Subgroup وهي جينومات يقل حجمها تن 0.7 كيلو قاعدة وليس لها نشاط رايبي مراسل و تضم الأنواع المبينة في الجدول التالي وفيما يلي وصف لبعض منها.

جدول يوضح التوابع الرايبية الصغيرة الخيطية والحلقية

Small linear satellites and Circular ssRNA satellites

أ- التوابع الرايبية لفايروسات Cucumoviruses

هو جينومات رايبية مرتبطة مع القطع الجينومية لفايروسات الجنس Cucumovirus  واكثرها دراسة هو التابع الرايبي لفايروس موزائيك الخيار (CMV) المرتبط بجينومه ولكنه ليس جزءا أصيلا منها وأطلق عليه أسم Satellite CMV (Sat-CMV) , CARNA5 ووجد أن له تأثيرا تنشيطيا لفايروس موزائيك الخيار حيث يسبب زيادة شدة أعراض الموزائيك والورقة السرخسية التي يسببها الفايروس على الطماطة لتتحول إلى أعراض موت نسيج شديد وكانت هذه الأعراض هي التي نبهت على وجول هذا التابع عندما انتشر وباء مدمر على موزائيك الخيار من الإصابات المتحققة ولكن وجد لاحقا أن التابع المذكور هو المسئول عن تنشيط الفايروس المذكور ليسبب هذه الأعراض المميتة عند ارتباطه مع جينومه علما أن معظم توابع فايروس موزائيك الخيار توهن أعراضه، سجلت لهذا التابع عدة سلالات تتباين في درجة تفاعلها مع فايروس موزائيك الخيار. سجل أيضا تابع رايبي لفايروس تقزم فستق الحقل (PSV) أطلق عليه اسم PARNA5 وهو جينوم أكبر بنسبة 15% من أي تابع رايبي لفايروس موزائيك الخيار ويبلغ حجمه 0,393 كيلو قاعدة ويماثل الفايرويدات في تنظيمه الجينومي.

ب- التوابع الرايبية لفايروسات Tombusviruses

سجلت توابع رايبية صغيرة مع معظم أنواع الجنسTombusvirus  والتي تغير من طبيعة الأعراض التي تسببها.

ج- التوابع الرايبية لفايروس تجعد الشلغم

ينتمي فايروس تجعد الشلغم TCV, Turnip crinkle virus إلى الجنس Carmovirus وقد سجلت ثلاث توابع رايبية مختلفة مرتبطة مع جينوم هذا الفايروس رمز إلى اثنين منها بالحرفين D و K وهما لا يؤثران على الأعراض التي يسببها الفايروس، أما التابع الرايبي C فهو منشط شديد للفايروس ويسبب زيادة شدة الأعراض التي يسببها على الشلغم .

3. التوابع الرايبية الحلقية الصغيرة النوع "دي"

 Small circular satellite RNAs, D-type

يطلق عليها أيضا "المجموعة الثانوية الثالثة" 3 Subgroup وهي جينومات بحجم 0,350 – 0,450 كيلو قاعدة وتضم الأنواع التالية:

أ- التوابع الرايبية لفايروسات Nepoviruses

سجلت العديد من التوابع الرايبية التي يتم تعبئتها في أغطية بروتينية تشتق من الأغطية البروتينية لعدد من أنواع هذه الفايروسات ومنها التابع الرايبي STRSV الذي يرتبط بفايروس التبقع الحلقي للتبغ (TRSV) وهو جينوم بحجم 0,359 كيلو قاعدة ويبين الشكل التالي الية تضاعف هذا التابع.

شكل يبين آلية الاستنساخ الحلقي الالتفافي المتناظر للتابع الرايبي النوع د لفايروس التبقع الحلقي للتبغ STRSV.

يطلق على الألية مصطلح Symmetrical rolling circule transcription model والتي تتم بالخطوات التالية (1) تتحول القطعة الرايبية الخيطية الموجبة Linear (+) إلى الشكل الحلقي الموجب Circle (+) بواسطة إنزيم الربط النباتي RNA ligase لتتكون الحلقة الموجبة (+)J (2) يبدأ إنزيم التضاعف RdRp الذي يزوده الفايروس المساعد على القطعة الحلقية لاستنساخ الشكل الخيطي السالب (-)J والمبين بالخط المنقط والمستمر بالتكون (3) ينشطر الخيط السالب في مناطق الانشطار المبينة على الخيط ليعطي قطعة تماثل في حجمها الخيط الأبوي تسمى Oligomeric sTRSV (-) RNA، ثم تنشطر بعدها قطعة أخرى، وهكذا (4) تتحول كل قطعة إلى الشكل الحلقي بواسطة إنزيم الربط (5) يبدأ إنزيم التضاعف RdRp ثانية باستنساخ خيط موجب جديد مستمر بالتكون من الشكل الحلقي السالب (6) ينشطر الخيط الموجب في مناطق الانشطار المبينة على الخيط ليعطي قطعة تماثل في حجمها الخيط الأبوي ثم تنشطر بعدها قطعة أخرى، وهكذا يتضاعف التابع.

الشكل مقتبس من Maloy و Murray (2001).

ب- التابع الرايبي لفايروس التقزم الأصفر للحبوب

اكتشف هذا التابع الرايبي المسمى SPRV مرتبطا بفايروس التقزم الأصفر للشعير (BYDV- RPV) مسببا توهينه وتخفيف أعراضه على النبات ويعتقد أنه يرتبط بفايروسات أخرى تعود إلى الجنسLuteovirus  الذي يعود إليه الفايروس أعلاه.

ج- التوابع الرايبية لفايروسات Sobemoviruses

وصفت أربعة أنواع من التوابع الفايروسية مرتبطة بفايروسات تبرقش التبغ الزغبي (VTMOV)، وتبرقش الباذنجانيات (SNMOV)، التخطط المؤقت للفصة (LTSV) وتبرقش البرسيم التحت أرضي (SCMOV) وأطلق على هذه التوابع المختصرات SVTMOV و SSCMoV و SLTSV و SSNMoV على التوالي.

د- التابع الرايبي لفايروس موزائيك وزوائد البزاليا

هو حامض رايبي بحجم 0.717 كيلو قاعدة مرتبط بجينوم فايروس موزائيك وزوائد البزاليا (PEMV) واطلق عليه اختصارا SPEMV وهو يعتمد على القطعة الجينومية الثانية للفايروس المساعد لغرض تضاعفه والعلاقة بينهما فريدة حيث لا يؤثر التابع الرايبي على أي نشاط حيوي أو إمراضي للفايروس المساعد سواء في إظهار الأعراض أو نقله بحشرات المن ويبدو أن الفايروس المساعد مستغنيا تماما عن التابع ولكنه وثيق الصلة به كما أنه لم يسجل أي تأثير سلبي للتابع على الفايروس المساعد.

4. الأحماض الرايبية الشبيهة بالتوابع Satellite-like RNAs

إن كل أنواع التوابع التي ذكرت آنفا هي ليست ضرورية للنشاط الحيوي لفايروساتها المساعدة المرتبطة بها ولكن حدثت في هذا النوع من التوابع خطوة تطورية فأصبحت مشاركة ايجابيا في النشاط الحيوي لفايروساتها المساعدة ولذلك فهي مرتبطة دوما بها فهي تعتمد على الفايروس المساعد في التضاعف والتعبئة في الغطاء البروتيني كما أنها ضرورية للفايروس المساعد لنقله بالناقل، ولقد اكتشفت ثلاثة أنواع من هذه التوابع الرايبية مفردة الخيط وهي:

أ-  التابع الرايبي لفايروس تورد فستق الحقل GRV Satellite RNA

هو حامض رايبي بحجم 0.903 كيلو قاعدة مرتبط بجينوم فايروس تورد فستق الحقل (GRV) (الجنس Umbravirus) وأطلق عليه اختصارا GRV Satellite RNA ويعتمد على الفايروس المساعد لغرض تضاعفه وهو بالمقابل يساعد الفايروس المساعد في إظهار أعراضه على النبات العائل.

ب- التابعين الرايبيين لفايروس التماوت الأصفر لعروق البنجر

 BNYVV RNA4و RNA3 BNYVV

تحوي العزلات الحقلية لفايروس الاصفرار التماوتي لعروق البنجر (BNYVV) (الجنس Benyvirus) على 4 قطع جينومية تشكل الجينوم الكامل للفايروس ولكن وجد أن العزلات المختبرية منه لا تضم إلا قطعتين جينوميتين هما RNA1 وRNA2 وهذا يعني أن جينوم الفايروس يتكون فقط من القطعتين الأصليتين المذكورتين أما القطعتين الأخريتين من الجينوم وهما RNA3 و RNA4 فهما عبارة عن تابعين رايبيين يمتلكان كل واحد منهما هيكل تشفيري واحد ORF وتعمل هذه القطع على تحقيق القدرة الإمراضية للفايروس في النباتات حيث تساهم القطعة الثالثة في إمراضية الفايروس فيما تزيد القطعة الرابعة من كفاءة نقل الفايروس بحشرات المن، ويطلق على هذين التابعين BNYVV RNA3 و 4 BNYVV RNA وهما بحجم 1,754 و 1,467 كيلو قاعدة على التوالي.

5. الأحماض النووية المرافقة للفايروسات

 Virus-associated nucleic acids

اكتشفت هذه الأحماض النووية الرايبية أو الرايبية منقوصة الأكسجين المرافقة مع عدد من الفايروسات المساعدة والتي لا تعرف وظيفتها إلا أنها لا تعتمد على الفايروسات المساعدة في التضاعف ولكنها تعتمد عليها فقط في التعبئة في الغطاء البروتيني، ويبين الجدول التالي الأنواع المكتشفة منها مع الفايروسات المساعدة.

جدول يوضح الاحماض النووية المرافقة للفايروسات

Virus-associated nucleic acids

6. التوابع الرايبية منقوصة الأكسجين مفردة الخيط ssDNA Satellites

هي توابع رايبية منقوصة الأكسجين مفردة الخيط والتي يطلق عليها مصطلح - Sat DNA أو Satellite DNAs وهي تماثل التوابع الرايبية في كل صفاتها باستثناء اختلاف نوع الجينوم، أكتشف أول تابع من هذا النوع وهو ذو جينوم بحجم 0,268 كيلو قاعدة مرتبطا بفايروس التفاف أوراق الطماطة (ToLCV) المنتمي للجنسBegomovirus  ذو الجينوم ssDNA، وأطلق عليه الاسم المختصر STOLCV وهو يعتمد على فايروسه المساعد في التضاعف ويتغلف بغطائه البروتيني، ويبين الجدول التالي الأنواع المكتشفة من هذه التوابع مع فايروساتها المساعدة التابعة للجنس Begomovirus.

جدول يبين التوابع الرايبية منقوصة الاكسجين مفردة الخيط ssDNA satellitrs

اكتشفت العديد مرن هذه التوابع لاحقا مرتبطة مع العديد من الفايروسات المساعدة التي تعود للجنسBegomovirus  ومنها الفايروسين تجعد أوراق القطن (CLCUV) والعرق الاصفر للفتية (الاجيراتم) (AYVV) حيث وجد أن هذه التوابع تماثل تماما قطع من جينومات فايروسات الجنسNanovirus  ذو الجينوم ssDNA لذلك أطلق عليها Nanovirus-like viruses، كما وجد أن النباتات المصابة بفايروس العرق الاصفر للفتية (AYVV) تحوي على نوع آخر من التوابع وهو ذو جينوم ssDNA حلقي أطلق عليه البروتيني وهو ينشط الفايروس المساعد لذلك فان أعراض اصفرار العروق التي يسببها الفايروس المذكور تعتمد على الإصابة المشتركة به وبالتابع DNAB.

* التفسير الحيوي الجزيئي لتنشيط التوابع الفايروسية للفايروسات المساعدة

لقد أصبحت التوابع الفايروسية بنوعيها الرايبي مفرد الخيط ssRNA والرايبي منقوص الأكسجين مفرد الخيط ssDNA وبسبب صغر حجمها وميسوريتها بشكل أنواع مختلفة من ضروب التعاقبات النيوكليوتايدية مصدرا جيدا للدراسات الجزيئية لفهم الأليات الجزيئية التي تمارسها الفايروسات في إصابة عوائلها النباتية لذا درست بتوسع العديد من التوابع الفايروسية وطبيعة علاقتها مع الفايروسات المساعدة، وبينت الدراسات أن الغطاء البروتيني هو العامل الفايروسي المؤثر في استحثاث الأعراض وليس الحامض النووي للفايروس وبالتالي فان التوابع التي تنشط الأعراض التي يسببها الفايروس المساعد تمتلك قطعة جينومية تسمى satRNAC موجودة في المنطقة البادئة من النيوكليوتايدة رقم 53 من النهاية 3 لجينوم الفايروس التابع وتكون هذه القطعة الجينومية بشكل عروة ساقية ملتفة Structure Stem- Ioop ترتبط بالغطاء البروتيني للفايروس المساعد وتنشطه في إحداث الإصابة.

الربلكونات الرايبية المعتمدة على الغطاء البروتيني Coat-dependent RNA Replicons

هي نوع آخر من التوابع الرايبية المستقلة مفردة الخيط ssRNA المرتبطة بجينومات عدد من فايروسات النبات والتي لها قدرة التضاعف المستقل ولكنها لا تملك جينات تخليق الغطاء البروتيني لذلك فهي تعتمد على الفايروسات المساعدة في تغليفها. وأول نوع اكتشف منها هو الربلكون الرايبي المسمى ST9aRNA بحجم جينوم 6 كيلو قاعدة والمرتبط بالسلالة ST9 لفايروس اصفرار الغربي البنجر الغربي (BWYV) وهي السلالة التي تسبب اشد الأعراض على النباتات مقارنة ببقية السلالات وذلك بسبب حالة التنشيط التي يوفرها الربلكون لهذه السلالة.

كما اكتشفت ربلكونات مرتبطة بأنواع الجنس Umbravirus ومنها فايروس العروق الصفراء للتبغ (TYVV) وأيضا بأنواع من عائلة Luteoviridae ومنها فايروس الورقة الحمراء للجزر (CRLV) وهي ربلكونات بحجم 4 كيلو قاعدة وتمتلك جينات تشفير بروتين الحركة.

الحوامض الرايبية المعطلة Defective RNAS . D-RNAs

هي قطع رايبية معتمدة على جينوم الفايروس المساعد في تضاعفها وتتماثل في تعاقبها النيوكليوتايدي مع تعاقب جينوم الفايروس المساعد وهذه هي الصفة الأساسية التي تميز بينها وبين التوابع الرايبية، يطلق على هذا النوع من التوابع أيضا مصطلح "الحوامض الرايبية المتداخلة المعطلة" Defective interfering (DI) RNAs وذلك لأنها تعطل عمل الفايروس المساعد وتقلل من تركيزه في النبات المصاب، والملاحظ أن أغلب هذه التوابع عزلت من نباتات ملقحة صناعيا بالفايروسات المساعد في ظروف البيت الزجاجي ولم تعزل حقليا لذا يعتقد أنها ربما تظهر نتيجة التمرير المتكرر المتعاقب للفايروس المساعد في سلسلة من النباتات وبذلك يمكن اعتبارها طفرات لجينوم الفايروس. عزلت هذه التوابع من فايروسات تعود لاجناس:

 Alfamovirus, Bromovirus, Carmovirus, Cucumovirus ,Potexvirus , Rhabdovirus , Tobamovirus , . Tombusvirus , Tospovirus.

التوابع الرايبية الاتكالية الهجينة Hybrid dependent RNA agents

تسمى اختصارا RNA/D-RNA وهي تختلف عن التوابع الرايبية في طبيعة جينومها المتكون من أجزاء منبثقة من جينوم الفايروس المساعد وأخرى أصيلة خاصة بها لذلك سميت بالهجينة وأكثر هذه التوابع دراسة هو التابع الرايبي المسمى RNAC ذو الجينوم بحجم 0,356 كيلو قاعدة والمرتبط بفايروس تجعد الشلغم (TGV) وهو يثبط الفايروس المساعد ويقلل من تركيزه في النبات ويخفض شدة أعراضه.

يقارن الجدول التالي بين الفايروسات التابعة والتوابع الرايبية التي ذكرت آنفا.

جدول يوضح مقارنة جزيئية بين الفايروسات التابعة وانواع التوابع الرايبية والربلوكونات الرايبية.