Identification of a Potexvirus in Korean Garlic Plants

한국 마늘 Potexvirus의 cDNA 유전자 분리 및 분포에 관한 연구

To understand the molecular structure of Korean garlic viruses, cDNA cloning of virus genomic RNA was attempted. Virus particles were isolated from virus-infected garlic leaves and a cDNA library was constructed from garlic virus RNA. One of these clones, S81, selected by random sequencing has been identified as a member of potexvirus group other than potyvirus and carlavirus. The clone is 873 bp long contains most of the coat protein (CP) coding region and 3'-noncoding region including poly(A) tail. A putative polyadenylation signal sequence (AAUAAA) and the hexanucleotide motif (ACUUAA), a replicational cis-acting element conserved in the 3'-noncoding region of potexvirus RNAs are noticed. The clone S81 shows about 30-40% identity in both nucleotide and amino acid sequences with CPs of potexviruses. The genome size of the virus was analysed to be 7.46 knt by Northern blot analysis, which was longer than those of other potexviruses. The open reading frame encoding CP was expressed as a fusion protein (S81CP) in Escherichia coli and the recombinant protein was purified by immobilized metal binding affinity chromatography. Polyclonal antibody was raised against S81CP in rabbit to examine the occurrence of garlic potexvirus in Korean garlic plants by immunoblot analysis. Two virus protein bands of Mr 27,000 and 29,000 from garlic leaf extract of various cultivars reacted with the antibody. It was shown that Mr 27,000 band might not be a degradation product of Mr 29,000 band, suggesting that two types of potexvirus different in size of coat protein could exist in Korean garlic plants.

한국 마늘 바이러스의 유전자 구조와 병 발생 메카니즘을 연구하기 위하여, 바이러스가 감염된 마늘잎으로부터 바이러스 입자를 분리하고 RNA를 추출하였다. 그 virus RNA를 이용하여 마늘 바이러스 cDNA 유전자 은행을 만들어 일부 clone의 염기 서열을 결정하였다. 여기에서 얻은 cDNA clones 중에서 poly(A) tail을 갖는 clone S81를 분리하고 873 bp의 전체 염기서열을 결정하였다. Clone S81의 염기서열을 다른 식물 바이러스와 비교한 결과 potexvirus의 껍질단백질 부분의 염기서열과 $30{\sim}40%$의 유사성을 보여주었다. Clone S81은 바이러스 RNA의 3' 말단 부위에 해당하고, 껍질단백질의 N-terminal 3개 아미노산이 빠진 open reading frame (ORF) 및 3'-noncoding region을 포함하고 있다. 3' 말단 부분에는 바이러스 복제과정에서 cis-acting element로 작용한다고 여겨지는 hexamer motif와 polyadenylation signal이 존재한다. 이 clone을 probe로 하여 Northern blot을 실시한 결과 genome의 크기는 7.5 knt라는 것을 알 수 있었고 clone S81은 potexvirus의 cDNA clone이라는 결론을 얻었다. 한국 마늘에서 이 바이러스의 분포 양상을 알아보기 위해 껍질단백질에 대한 항체를 만들었다. 먼저 발현벡터를 이용하여 대장균에서 대량으로 발현시키고 affinity chromatography로 껍질단백질을 정제하였다. 그 단백질을 토끼에 주사하여 껍질단백질에 대한 항체를 얻었다. 이 항체를 사용하여 다양한 지역에서 재배되는 마늘잎의 추출액에 대해 immunoblot을 실시하였다. 그 결과 분자량 29,000과 27,000 위치에서 signal을 보였다. 분자량 27,000 단백질이 29,000이 분해되어 생긴 산물인지 알아보기 위하여 그 추출액을 $37^{\circ}C$에서 시간을 달리하여 incubation한 후 immunoblotting하였다. 그 결과도 마찬가지로 같은 위치에서 signal을 보여줬다. 따라서 한국 마늘에는 재배되는 지역에 따라 다소 다르기는 하지만 대체로 두 종류의 potexvirus로 감염되어 있다고 추정된다.