Mitä ovat bakulovirukset?

Baculovirukset, jotka kuuluvat Baculoviridae-heimoon, ovat hyönteisiä infektoivien DNA-virusten ryhmä. Nämä virukset ovat hyvin pieniä, sauvanmuotoisia rakenteita, jotka koostuvat proteiinikuoresta, joka sisältää pienen määrän DNA:ta, joka koodaa komponentteja viruksen myöhempää lisääntymistä varten.

Colorhype |

Termi baculovirus tulee latinankielisestä sanasta baculum, joka tarkoittaa keppeä tai kävelykeppiä, ja se ilmaisee näiden virusten erottuvaa muotoa.

Baculovirusten yleiset isännät

Baculovirukset infektoivat monenlaisia hyönteisiä, jotka ovat pääasiassa peräisin järjestyksistä Diptera (kärpäset), Hymenoptera (ampiaiset, mehiläiset ja muurahaiset) ja Lepidoptera (perhoset ja koiperhoset). Yleisimmin tutkitut bakulovirukset infektoivat Lepidoptera-suvun toukkavaihetta eli toukkia.

Näillä viruksilla on elintärkeä rooli tietyissä luonnon ekosysteemeissä. Pohjois-Amerikassa esiintyvää mustalaiskääriäistä säätelevät voimakkaasti bakulovirukset. Mahdollisesti jopa 50 % niiden populaatiokuolleisuudesta aiheutuu tietyistä bakuloviruksista.

Neillä ei ole osoitettu olevan kielteisiä vaikutuksia nisäkkäisiin, lintuihin, kaloihin tai mihinkään muuhun kuin kohdeorganismiin, ihminen mukaan lukien.

Miten bakulovirukset lisääntyvät?

Bakulovirukset käyttävät ainutlaatuisia mekanismeja selviytyäkseen hengissä ja lisääntyäkseen ympäristössään. Kun bakulovirukset ovat isännän ulkopuolella odottamassa nielemistä, ne selviytyvät okkluusiokappaleissa. Nämä ovat proteiinikappaleita, jotka ympäröivät ja suojaavat virioneja (viruksen muoto, kun se on isäntäsolun ulkopuolella), kunnes isäntä nielee ne.

Okkluusiokappaleet ovat vakaita ympäristössä, mutta kun hyönteinen nielee ne, hyönteisen suoliston korkea pH aiheuttaa proteiinin hajoamisen ja virionien vapautumisen.

Virionit tunkeutuvat soluihin ja monistuvat itsekseen kaappaamalla isäntäsolun koneiston tuottamaan DNA:ta ja proteiineja muodostaen lisää viruksia. Kun replikaatio on tapahtunut, viimeinen vaihe on polyhedriini-nimisen proteiinin tuotanto. Tämä proteiini kiteytyy solussa ja ympäröi virionit muodostaen okkluusiokappaleen, joka on valmis leviämistä varten.

OKkluusiokappaleen tuottamia virioneja kutsutaan okkluusiovirioneiksi (ODV). Toista virionityyppiä, jota bakulovirukset tuottavat, kutsutaan nuppuvirioiksi (BV), jotka ovat vastuussa solusta soluun tapahtuvasta, systeemisestä tartunnasta hyönteisissä.

Biotorjunta-aineet

Näillä viruksilla on laajat markkinat maatalousalalla. Niiden spesifisyys mahdollistaa sen, että ne voidaan valita ja suunnitella infektoimaan ja vähentämään minkä tahansa valitun hyönteistuholaisen määrää.

Virukset ovat pakollisia loisia, mikä tarkoittaa, että ne eivät voi lisääntyä ilman isäntää. Tämä on eduksi bakulovirusten käytölle luonnollisina torjunta-aineina, sillä niiden määrä vähenee, kun ne ovat tehokkaasti vähentäneet kohdehyönteisen populaatiota.

Bakulovirusten korkea spesifisyys voi kuitenkin olla haitta, sillä maatalousyrittäjät haluavat usein suojautua yhdellä investoinnilla useilta eri hyönteistuholaisilta. Siksi saatetaan tarvita valikoima erilaisia bakulovirusten biotuholaismyrkkyjä.

Miten tämä vertautuu muihin hyönteismyrkkyjen torjuntamenetelmiin?

Bakulovirukset vähentävät hyönteistuholaispopulaatiota verrattain hitaasti verrattuna vaihtoehtoisiin hyönteismyrkkyihin, kuten kemialliseen käsittelyyn. Siksi niitä käytetään pääasiassa vain arvokkaille viljelykasveille tai silloin, kun viljelykasvit ovat tulleet vastustuskykyisiksi kemiallisille hyönteismyrkkyille.

Kemialliset torjunta-aineet ovat myös halvempia verrattuna bakulovirusten biotuholaismyrkkyihin, mutta niiden hinnalla on paljon enemmän mahdollisia kielteisiä vaikutuksia. Näitä voivat olla muiden kuin kohdeorganismien vahingoittuminen, joka voi vaikuttaa paikalliseen ekosysteemiin, ja resistenssin kehittyminen.

Bakuloviruksia voidaan mahdollisesti myös muuttaa geneettisesti niiden tehon ja nopeuden lisäämiseksi biotorjunta-aineina. Tätä strategiaa kehitetään todennäköisesti tulevaisuudessa.

Viirivektorit

Bakuloviruksia voidaan käyttää myös geeninsiirtovektoreina, joissa tietyt kiinnostavat geenit voidaan kloonata soluihin geeniterapiassa. Nämä virukset ovat käyttökelpoisia tällä alalla, koska niillä on vain vähän sytotoksisia vaikutuksia ihmissoluissa, eivätkä ne lisäänny niissä.

Bakulovirusten toinen etu virusvektoreina moniin muihin geeniterapiamuotoihin verrattuna on se, että ne eivät ole haavoittuvia ihmisen immuunijärjestelmälle, koska se ei tunnista bakuloviruksia.

Bakulovirukset ovat siis erittäin hyödyllinen väline nykyaikaisessa bioteknologiassa sekä maataloudessa, ja niiden kehittäminen tulevaisuudessa saattaa avata entistä enemmän mahdollisuuksia niiden sovelluksille.

Lisälukemista

• Kaikki virologian sisältö
• Virologia – Mitä on virologia?
• Virologiset sairaudet
• Virologian historia
• Virologian molekyylibiologia & Virushoito

Sitaatit