NIB

Široka uporaba metagenomskih pristopov na osnovi visokozmogljivega sekvenciranja je v zadnjih desetletjih omogočila odkrivanje številnih novihvirusov v raznolikih gostiteljih in okoljskih vzorcih. Pri karakterizaciji novo odkritih virusov, na primer pri določanju povezav z gostiteljem, naboragostiteljev in virulence, pa prihaja do zaostankov. To še posebej velja za novo odkrite rastlinske viruse iz divjih rastlin in okoljskih vzorcev. Ekološke vlogetakih virusov, zlasti njihova zmožnost, da se prilagodijo na novega gostitelja in postanejo porajajoči se škodljivci na kmetijskih rastlinah, so v veliki merineraziskane. 

Sodobni pristopi v molekularni biologiji, med drugim orodja sintezne biologije in izčrpno preverjanje učinkov mutacij, prinašajo nove načine zaraziskovanje bioloških lastnosti in evolucijskega potenciala novo odkritih virusov v nadzorovanem laboratorijskem okolju. Napredne metodemolekulskega kloniranja omogočajo poenostavljeno izdelavo infektivnih virusnih klonov, ki jih lahko nadalje spreminjamo in uporabimo za preučevanjerazličnih virusnih lastnosti, kot so na primer povezava virusov z gostitelji, hitrost pomnoževanja, način prenosa in zmožnost prilagajanja na novegostitelje. Slednje lahko dosežemo s kombinacijo sintezne virologije in izčrpnega preverjanja učinkov mutacij (ang. deep mutational scanning, DMS). Tametoda omogoča pripravo knjižnic raznolikih mutantov infektivnih virusnih klonov, ki jih lahko nato izpostavimo različnim selekcijskim pritiskom in takopreverimo, kakšen vpliv imajo posamezne mutacije na preživetveno sposobnost virusov (npr. med prilagajanjem na novega gostitelja). Z uporabo takihpristopov lahko raziskujemo možne evolucijske poti novih virusov z izjemno visoko ločljivostjo.

V predlaganem projektu bomo premostili vrzel med odkrivanjem novih rastlinskih virusov in njihovo karakterizacijo s pripravo in uporaboeksperimentalnih orodij, ki bodo povezovala sintezno virologijo in sodobne pristope eksperimentalne evolucije. Naslovili bomo biološke lastnosti inevolucijski potencialz metagenomskimi pristopi odkritih rastlinskih virusov iz divjih rastlin, okolja in arheoloških vzorcev. S tem namenom bomo najprej(i) pripravili nabor infektivnih virusnih klonov rastlinskih virusov, ki so bili nedavno odkriti v metagenomskih študijah. Nato bomo infektivne virusne kloneuporabili za (ii) določanje njihovih povezav z domnevnimi rastlinskimi gostitelji (s posebnim poudarkom na virusih, zaznanih v okoljskih in arheološkihvzorcih, za katere jasna povezava z gostitelji še ne obstaja) in preučevanje nabora gostiteljev. Nadalje bomo (iii) pripravili knjižnice za izčrpno preverjanjeučinkov mutacij za izbran novo odkrit tobamovirus in le-te uporabili za (iv) študij eksperimentalne evolucije, v kateri bomo naslovili omejitve prilagajanjatega virusa (kakšna je njegova zmožnost za prilagajanje na različne gostitelje?) in možne prilagoditvene kompromise (ali lahko naravni izbor za boljšoobstojnost virusnih delcev v okolju negativno vpliva na druge lastnosti virusov, npr. stopnjo pomnoževanja). Nazadnje bomo (v) pripravili protokol zopisom naših eksperimentalnih orodij za karakterizacijo, ki bo omogočal nadaljnje raziskave in nova odkritja na tem področju.

Predlagan projekt ima potencial, da pomembno vpliva na področji rastlinske virologije in fitopatologije z zagotavljanjem orodij za poenostavljenokarakterizacijo novo odkritih rastlinskih virusov. Pomembno bo doprinesel k globljemu razumevanju evolucije in prilagoditev rastlinskih virusov. Boljšerazumevanje teh procesov je nujno za učinkovitejšo proizvodnjo poljščin, s čimer bo možno nasloviti vedno večjo potrebo po hrani v obdobju drastičnerasti človeške populacije.

SICRIS