استعمال فايروسات النبات في نقل الجينات

استعملت أنواع من فايروسات النبات كناقلات للجينات Gene Vectors في تقانات الهندسة الوراثية وحصل ذلك نتيجة تطوير تقانات الاستنساخ الجزيئي Molecular Cloning techniques وبذلك أصبحت تلك الفايروسات "أدوات جزيئية" Molecular tools وأن أكثر أنواع الفايروسات استعمالا هو فايروس موزائيك القرنابيط (CaMV) وتحديدا الأجزاء الجينومية منه وهي (1) CaMV 35 S Promoter (2) "المعززات الترجمية والإستنساخية" Transcriptional and translational enhancer (3) الرايبوزايمات Ribozymes (4) ببتيدات الإشارة Signal peptides (5) إنزيمات البروتييز Protease.

لقد استفيد من القدرات الأصيلة للفايروسات الناقلة للجينات وهي قدرتها على الاظهار الجيني خلال عدة أيام من إصابتها للنبات وبذلك يتم تحميل الجين المراد إدخاله إلى النبات المعدل وراثيا في جينوم الفايروس والذي سينقله إلى النبات عند إصابته له، تتباين الفايروسات الناقلة للجينات حسب استراتيجيات عملها وكما مبين في الشكل التالي ونتيجة لتوفر نسائل نسخ الدنا cDNAS المعدية المستنسخة من الفايروسات ذات الجينوم الرايبي RNA Viruses عليه لا يوجد فرق بين الفايروسات ذات الجينوم الرايبي والفايروسات ذات الجينوم الرايبي منقوص الأكسجين DNA Viruses في الاستراتيجيات المذكورة، وتتم "إستراتيجية استبدال الجين"Gene replacement strategy  بإحلال جين فايروسي مرتبط مع الجين المراد إدخاله في جينوم النبات من دون توهين لعملية التضاعف الفايروسي أو الإظهار الجيني أو حركة الفايروس في النبات، أما "استراتيجية الاقحام الجيني" Gene insertion strategy فتتم بإدخال الجين المطلوب تحت سيطرة تعاقب تنظيمي فايروسي  Viral regulatory Sequenceقد يكون موقع مشجع Promoter او موقع شطر بروتيني Proteolytic cleavage site، ويتم في "إستراتيجية الدمج الجيني" Gene fusion Strategy إدخال الجين المطلوب في احد طرفي الجينوم الفايروسي بطريقة تسمح بترجمة البروتين ويتم اختيار مواقع الإدخال هذه اعتمادا على المعلومات التجريبية الواقعية أو على نماذج المحاكاة الحاسوبية، فيما تعتمد "الإستراتيجية التكاملية" Complementation strategy على إحلال الجين المطلوب محل الجين الفايروسي وتتضمن هذه الإستراتيجية أيضا إظهار الجينات الغريبة المأخوذة من التوابع الفايروسية أو من الأحماض الرايبية الناقصة التي تعتمد على الفايروس المساعد في تضاعفها، إن هذه الاستراتيجيات قد تتداخل مع بعضها عند التطبيق لذلك لا توجد حدود فاصلة واضحة تميز إحداها عن الأخرى.

شكل يوضح ثلاثة أنواع من الاستراتيجيات التي تتبعها الفايروسات الناقلة للجينات في إدخال جينات المقاومة في النباتات المعدلة وراثيا.

الشكل مقتبس من Maloy و Murray (2001).

إظهار البروتينات غير الفايروسية بواسطة الفايروسات النباتية

أزداد استعمال الفايروسات النباتية الناقلة للجينات لإظهار بروتينات غير فايروسية إذ تم تحوير جينوم فايروسي موزائيك اللوبيا (CPMV) والتقزم الشجيري للطماطة (TBSV) لإظهار المحددات المستضدية الكلايكوبروتينية glycoprotein epitopes  HIVللعديد من الفايروسات البشرية على سطح جسيماته ومنها فايروس نقص المناعة البشري ,HIV Human immunodeficiency virus والتي يصعب عزلها من سطح جسيمات هذا الفايروس البشري وقد ساعد ذلك على إنتاج مصول مضادة ضد هذا الفايروس البشري الخطر، كذلك استعمل فايروس موزائيك التبغ (TMV) لإظهار المحددات المستضدية لفايروس الأنفلونزا على سطح جسيماته، واستعمل فايروس جدري الأجاص (PPV) لنفس الغرض مع فايروس Canine parvovirus VP2 ، ووجد أن الفايروسات العصوية سهلة التطويع لإظهار أنواع البروتينات الكبيرة على سطحها ومنها فايروس البطاطا أكس (PVX) والذي تمت هندسته وراثيا لإظهار البروتين Gene fluorescent protein , GFP وهو بحجم 27 كيلودالتون والذي يقوم بوظيفة غطاء إضافي Overcoat فوق الكابسيد ولكنه لا يفقده فعاليته الأمراضية وقد استعمل الجين المشفر لهذا البروتين في "إستراتيجية الدمج الجيني" لدراسة طبيعة توزيع البروتينات المرتبطة بتضاعف فايروسات البوتي Pootyviruses ومواقع بروتينات الحركة لفايروسات موزائيك التبغ والبطاطا أكس وموزائيك الخيار (CMV) وموزائيك اللوبيا في خلايا النبات.

كما اشتعملت الفايروسات النباتية الناقلة للجينات لدراسة الية عمل البروتين الفايروسي المخمد للالية الدفاعية النباتية ضد الفايروسات وهي "الاسكات الجيني عقب الاستنساخي" Post- transcriptional gene silencing حيث استعمل فايروس البطاطا اكس لإظهار بروتين HC- Pro الذي تنتجه فايروسات البوتي والذي يخمد هذه الالية.