Biopolym. Cell. 2025; 41(2):88.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B12
Структура та функції біополімерів
Синтез і характеристика неінфекційної кільцевої РНК латентного віроїду хмелю з використанням самосплайсингової системи рибозиму групи I
1, 2Янь Ц., 3Спиридонов В. Г., 1Далл’Агата М., 4Мельничук М. Д., 1Ю В.
  1. Shanghai Gene Era Bio–Science, Co, Ltd.
    Хуаньчен Іст-роуд, 211, район Фенсянь, Шанхай, Китай, 201400
  2. Школа природничіх наук, Фуданський університет
    Ханьдань Роуд, 220, район Янпу, Шанхай, Китай, 200437
  3. Elbis UAB, Ltd.
    Мокслінінку, 6А, Вільнюс, Литва, LT–08412
  4. Quinta Essentia: Fabula Prima, Ltd.
    вул. Пеовяков, 10/15, Люблін, Польща, 20–007

Abstract

Мета. Латентний віроїд хмелю (HLVd) становить серйозну загрозу для культивування Cannabis sativa, з рівнем зараження до 90% і втратою 70% ТГК. Для діагностики необхідні надійні неінфекційні позитивні контролі. Методи. Ми синтезували неінфекційну кільцеву РНК HLVd за допомогою самосплайсингової рибозимної системи групи I. Продукт був охарактеризований за допомогою розщеплення РНКази R, RT-PCR та секвенування для підтвердження циклюляризації та послідовності з’єднання, отриманої з рибозиму. Результати: Структурний аналіз показав, що синтетична РНК зберігає високу стабільність (ΔG = -90,4 ккал/моль) порівняно з нативним HLVd (ΔG = -93,8 ккал/моль), із введеними мутаціями, що запобігають реплікації. Молекула залишалася стабільною при температурі від -20°C до 37°C протягом 10 днів і працювала як позитивний контроль ПЛР. Висновки. Синтетична circRNA HLVd забезпечує безпечний, стабільний позитивний контроль для діагностики та модель для дослідження вірусів, усуваючи ключову прогалину в сучасних методах виявлення.
Keywords: латентний віроїд хмелю, канабіс, пермутований інтрон групи I, транскрипція in vitro, circRNA
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Pallas V, Navarro A, Flores, R. Isolation of a viroid-like RNA from hop different from hop stunt viroid. J Gen Virol. 1987; 68(12):3201-5.
[2] Matousek J, Patzak J. A low transmissibility of Hop latent viroid through a generative phase of Humulus lupulus L. Biol Plant. 2000; 43(1):145-8.
[3] Bektaş A, Hardwick KM, Waterman K, Kristof J. Occurrence of Hop latent viroid in Cannabis sativa with symptoms of cannabis stunting disease in California. Plant Dis. 2019; 103(10):2699.
[4] Warren JG, Mercado J, Grace D. Occurrence of Hop latent viroid causing disease in Cannabis sativa in California. Plant Dis. 2019; 103(10):2699-2699.
[5] Sano T. Progress in 50 years of viroid research-Molecular structure, pathogenicity, and host adaptation. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2021; 97(7):371-401.
[6] Takeda R, Ding B. Viroid intercellular trafficking: RNA motifs, cellular factors and broad impacts. Viruses. 2009; 1(2):210-21.
[7] Torres A, Pauli C, Givens R, Argyris J, Allen K, Monfort A, Gaudino RJ. High-throughput methods to identify male Cannabis sativa using various genotyping methods. J Cannabis Res. 2022; 4(1):57.
[8] Flores R, Hernández C, Martínez de Alba AE, Daròs JA, Di Serio F. Viroids and viroid-host interactions. Annu Rev Phytopathol. 2005; 43:117-39.
[9] Adkar-Purushothama CR, Sano T, Perreault JP. Hop Latent Viroid: A Hidden Threat to the Cannabis Industry. Viruses. 2023; 15(3):681.
[10] Barbara DJ, Morton A, Adams AN, Green CP. Some Effects of Hop Latent Viroid on Two Cultivars of Hop (Humulus Lupulus) in the UK. Ann Appl Biol. 1990; 117(2):359-66.
[11] Atallah OO, Yassin SM, Verchot J. New Insights into Hop Latent Viroid Detection, Infectivity, Host Range, and Transmission. Viruses. 2023; 16(1):30.
[12] Miotti N, Passera A, Ratti C, Dall'Ara M, Casati P. A Guide to Cannabis Virology: From the Virome Investigation to the Development of Viral Biotechnological Tools. Viruses. 2023; 15(7):1532.
[13] Punja ZK, Wang K, Lung S, Buirs L. Symptomology, prevalence, and impact of Hop latent viroid on greenhouse-grown cannabis (Cannabis sativa L.) plants in Canada. Can J Plant Pathol. 2023; 46(2):174-97.
[14] Punja ZK, Kahl D, Reade R, Xiang Y, Munz J, Nachappa P. Challenges to Cannabis sativa Production from Pathogens and Microbes-The Role of Molecular Diagnostics and Bioinformatics. Int J Mol Sci. 2023; 25(1):14.
[15] Buirs L, Punja ZK. Integrated Management of Pathogens and Microbes in Cannabis sativa L. (Cannabis) under Greenhouse Conditions. Plants (Basel). 2024; 13(6):786.
[16] Wang S. Diagnosing Hemp and Cannabis Crop Diseases. 2021. CABI, Boston.
[17] Beaudry D, Perreault JP. An efficient strategy for the synthesis of circular RNA molecules. Nucleic Acids Res. 1995; 23(15):3064-6.
[18] Micura R. Cyclic oligoribonucleotides (RNA) by solid-phase synthesis. Chem A Eur J. 1999; 5(7):2077-82.
[19] Petkovic S, Müller S. RNA circularization strategies in vivo and in vitro. Nucleic Acids Res. 2015; 43(4):2454-65.
[20] Xu MQ, Kathe SD, Goodrich-Blair H, Nierzwicki-Bauer SA, Shub DA. Bacterial origin of a chloroplast intron: conserved self-splicing group I introns in cyanobacteria. Science. 1990; 250(4987):1566-70.
[21] Cech TR. Self-splicing of group I introns. Annu Rev Biochem. 1990; 59:543-68.
[22] Cech TR, Bass BL. Biological catalysis by RNA. Annu Rev Biochem. 1986; 55:599-629.
[23] Zaug AJ, McEvoy MM, Cech TR. Self-splicing of the group I intron from Anabaena pre-tRNA: requirement for base-pairing of the exons in the anticodon stem. Biochemistry. 1993; 32(31):7946-53.
[24] Gomes RMODS, Silva KJGD, Theodoro RC. Group I introns: Structure, splicing and their applications in medical mycology. Genet Mol Biol. 2024; 47Suppl 1(Suppl 1):e20230228.
[25] Citti L, Rainaldi G. Synthetic hammerhead ribozymes as therapeutic tools to control disease genes. Curr Gene Ther. 2005; 5(1):11-24.
[26] Edwards K, Johnstone C, Thompson C. A simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analysis. Nucleic Acids Res. 1991; 19(6):1349.
[27] Rausch JW, Heinz WF, Payea MJ, Sherpa C, Gorospe M, Le Grice SFJ. Characterizing and circumventing sequence restrictions for synthesis of circular RNA in vitro. Nucleic Acids Res. 2021; 49(6):e35.
[28] Gruber AR, Lorenz R, Bernhart SH, Neuböck R, Hofacker IL. The Vienna RNA websuite. Nucleic Acids Res. 2008; 36(Web Server issue):W70-4.
[29] Lorenz R, Bernhart SH, Höner Zu Siederdissen C, Tafer H, Flamm C, Stadler PF, Hofacker IL. ViennaRNA Package 2.0. Algorithms Mol Biol. 2011; 6:26.
[30] Ortolá B, Daròs JA. Viroids: Non-Coding Circular RNAs Able to Autonomously Replicate and Infect Higher Plants. Biology (Basel). 2023; 12(2):172.