ส่วนประกอบและโครงสร้างของอนุภาควิสา (Composition and structure of virion)
อนุภาควิสาเป็น nucleoprotein ประกอบด้วย nucleic acid มีโปรตีนห่อหุ้ม โดยมีสัดส่วนแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของวิสา nucleic acid ของวิสา อาจมีตั้งแต่ 5-40% และโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบที่เหลือ อาจมีได้ตั้งแต่ 60-95% วิสาที่มีรูปร่างเป็นท่อนยาว มี nucleic acid ในสัดส่วนต่ำกว่า และโปรตีนสูงกว่า ส่วนแบบทรงกลมเป็นเหลี่ยมนั้น มี nucleic acid เปอร์เซนต์สูงกว่า และโปรตีนตํ่ากว่า Nucleoprotein ของวิสาแต่ละชนิดมีนํ้าหนักรวมแต่ละอนุภาคแตกต่างกันตั้งแต่ 4.6-73 ล้าน หน่วย น.น.โมเลกุล สำหรับ TMV มี 39 ล้านหน่วย โดย nucleic acid ของวิสาหนักประมาณ 1-3 ล้านหน่วย น.น.โมเลกุล
โปรตีนของวิสา (Viral protein)
โปรตีนที่ห่อหุ้มและเป็นโครงสร้างหลักของอนุภาควิสา เรียกว่า capsid ประกอบด้วยโปรตีนหน่วยย่อย เรียกว่า capsomere เรียงกันเป็น peptide มี amino acid ประมาณ 20 ชนิด คล้ายกับโปรตีนอื่นๆ จัดอันดับเรียงกันและคงที่สำหรับวิสาชนิดใดชนิดหนึ่ง โดยการควบคุมของสารถ่ายทอดทางพันธุกรรม ซึ่งอาจเป็น DNA หรือ RNA และมีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างกันไปจาก 17,000-60,000 แล้วแต่ชนิดของวิสา นอกจากวิสาต่างชนิดกันแล้ว การจัดอันดับเรียงกันของ amino acid จะแตกต่างกันหากเป็นวิสาต่าง strain กันอีกด้วย จากการควบคุมของ DNA หรือ RNA ในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมโดยการถอดรหัส (coding) ทำให้ได้โปรตีนหน่วยย่อยต่างๆ กัน ในการมารวมประกอบเป็น capsid ของอนุภาควิสา
การรวมประกอบเป็น capsid ของ capsomere ที่ไม่เหมือนกันเกาะเรียงกัน และ capsomere พันเป็นเกลียวมีผิวด้านนอกเรียบหรือแข็ง ทำให้ได้ capsid ที่อยู่ตัว การเรียงกันเกิดจากพลังงานของโปรตีนเฉพาะแต่ละวิสา ลักษณะเฉพาะของโมเลกุลโปรตีนและแขนเกาะ (bond) ระหว่าง capsomeres ทำให้ได้ capsid ที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ กัน การอยู่ตัวของอนุภาควิสาขึ้นอยู่กับจำนวนและคุณสมบัติแขนเกาะ

ภาพการถ่ายทอดวิสาสาเหตุโรค A) จากการสัมผัสกันเองของพืช การแตะสัมผัสด้วยมือ B) เมล็ด และ C) ละอองเกสร (ที่มา : Agrios, 1978)

ภาพการถ่ายทอดของวิสา มายโคพลาสมา และเชื้อสาเหตุโรคอื่นๆ โดยการติดตา ทาบกิ่ง กิ่งขยายพันธุ์ ฝอยทอง และอื่นๆ (ที่มา : Agrios, 1978)
ของ capsomere ว่าเหนียวหรือเปราะในการเกาะเรียงกันเป็น capsid จากลักษณะการเรียงกันของ capsomeres ประกอบเป็น capsid ของอนุภาควิสานี้ ทำให้ได้อนุภาควิสา 2 แบบ คือ
1. อนุภาควิสาที่ capsid ขดเป็นเกลียว (helical capsids) อนุภาคของวิสาสาเหตุโรคพืชที่เป็นแบบนี้ capsid ไม่มีผนังหรือเยื่อห่อหุ้ม วิสาที่รู้จักกันดีที่สุดคือ TMV ซึ่งอนุภาคของวิสามีโปรตีนหน่วยย่อยเกาะเรียงกันรอบนอกของ RNA ที่ขดเป็นเกลียว (ทวนเข็มนาฬิกา วางซ้อนกัน) ทำให้เป็นท่อนและมีโพลงตรงกลาง ทุก 3 รอบ มีโปรตีนหน่วยย่อย 49 หน่วย แต่ละหน่วยเป็น polypeptides ที่มี amino acid 158 โมเลกุล ต่อกันเป็นลูกโซ่ โพลงตรงกลางมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 4 nm และอนุภาควิสา มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ประมาณ 15-17 nm ยาวประมาณ 300 nm แต่ละอนุภาคขดเป็นเกลียว 130 รอบ มีโปรตีนหน่วยย่อยรวมทั้งหมดประมาณ 2,130 หน่วย อนุภาควิสามีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 39 X 106 (±3%) และเป็น RNA มีน้ำหนักโมเลกุล 2.06X 106daltons
2. อนุภาควิสาที่ capsid มีลักษณะทรงกลมเป็นเหลี่ยม(isometric or quasispherical or icosahedral capsids) มี 20 ด้าน แต่ละด้าน ประกอบด้วย capsomeres เรียงกัน มีระยะห่างสม่ำเสมอ วิสาที่มีอนุภาคเล็กที่สุด capsid มี 60 capsomeres แต่ละหน่วยมีแขนเกาะยึดซึ่งกันและกัน แต่ละด้านมี capsomeres เท่ากัน(symmetry) วิสาสาเหตุโรคใบด่างเหลืองของเทอร์นิพ (turnip yellow mosaic virus) ซึ่งอนุภาคมีขนาดใหญ่ มีโปรตีน 180 capsomeres แต่ละด้านอาจมี ห้า หรือ หก capsomeres ไม่เท่ากัน (asymmetry) โดยแต่ละด้านมี capsomeres เพิ่มขึ้น
Nucleic acid ของวิสา (Viral nucleic acid)
Nucleic acid ของวิสาเป็น RNA หรือ DNA ขึ้นอยู่กับชนิดของวิสา วิสาสาเหตุโรคพืชส่วนใหญ่เป็น RNA ทั้ง RNA หรือ DNA เป็นโมเลกุลของ nucleotide ต่อเป็นเส้น polymer ยาวจำนวนร้อย ถึงจำนวน พันโมเลกุล แต่ละโมเลกุลของ nucleotide ประกอบด้วย base 1 ตัว ที่เป็น purine หรือ pyrimidine โดยเป็น ring compound เกาะที่คาร์บอน ตำแหน่งที่ 5 ของน้ำตาล ribose (I) ใน RNA และ deoxyribose(II) ใน DNA. Nucleotide แต่ละหน่วยเชื่อมติดต่อกันด้วย phosphodiester (โมเลกุลน้ำตาลของ nucleotide หนึ่งอาจทำปฏิกริยากับฟอสเฟตใน nucleotide อีกตัวหนึ่งเพื่อเกิด RNA หรือ DNA

ภาพรูปร่างและโครงสร้างของอนุภาควิสาสาเหตุโรค A) ท่อนยาวคล้ายเชือกอ่อนตัว B) ท่อนเรียบ B-1 = การเรียงตัวของโปรตีนหน่วยย่อย และ nucleic acid ของอนุภาค (A& B), C) ท่อนสั้นคล้ายบักเตรี D) Icosahedron. D-1 = ไดอาแกรม แสดงโปรตีนหน่วยย่อย งกันสม่ำเสมอ เป็นเหลี่ยมม 20 ด้าน na = nucleic acid.ps = โปรตีนหน่วยย่อย hc = โพลงตรงกลาง (ที่มา : Agrios, 1978 และ L.uria, 1978)
Purine bases ประกอบด้วย adenine และ quanin ส่วน pyrimidine bases ประกอบด้วย cytosine, uracil และ thymine

RNA ของวิสานั้น base 1 ตัว เกาะกับ ribose 1 โมเลกุล แยกกัน Bases ต่างๆ ได้แก่ adenine, A. quanin, G. cytosine, C. and uracil, U.
ส่วน DNA ของวิสานั้นเหมือนกับของ RNA เพียงแต่ base ที่เป็น uracil นั้นจะเป็น thymine, T. (5-methyl uracil) แทน
การเชื่อมต่อกันของโมเลกุล nucleotide ใน DNA และการเชื่อมต่อของแต่ละ nucleotide ดังนี้

การจัดอันดับและความถี่ของ base บน RNA หรือ DNA strands มีแตกต่างกันไป แต่คงที่และบอกคุณสมบัติเฉพาะของ RNA หรือ DNA นั้น ใน RNA ของวิสาและพืชปกติ พบเป็น single strand เป็นส่วนมาก พวกที่เป็น double strand อาจเกิดขึ้นได้ ด้วยการเชื่อมกันที่แขนของไฮโดรเยน (hydrogen bond) ของ base parent strand ( + ) กับ base ของ complementary strand (-) (ระหว่าง adinine กับ uracil มี 2 แขน และระหว่าง cytosine กับ quanin มี 3 แขน) เนื่องจาก base ของ strand (+) จัดอันดับเกาะกระจายกันอย่างสุ่ม ดังนั้น base ของ strand (-) จึงเกิดโดยบังเอิญ จึงทำให้ double strand เกิดจำกัดและไม่คงตัว
ใน TMV วิสาสาเหตุโรคใบด่างของยาสูบ มี adinine 1,900, quanin 1,680, cytosine 1,180 และ uracil 1,740 โมเลกุล รวมทั้งหมด 6,500 nucleotides
วิสา ds DNA การจัดอันดับและความถี่เรียงกันของ base ทั้งสี่ ในแต่ละ strand จะเหมือนกัน เพราะแต่ละ strand ก็สร้าง complementary strand ขึ้น โดยโมเลกุลของ adenine จับกับ thymine, quanin กับ cytosine มีแขนจับตรงข้ามกันทุกคู่ ทำให้ ds DNA อยู่ตัว โมเลกุล DNA ทั้งหมดขดเป็นเกลียว ยกเว้น DNA ของวิสาสาเหตุโรคบางชนิดที่พบว่าเป็น single strand เช่น วิลาสาเหตุโรคใบด่างเหลืองทองของถั่ว
การติดเชื้อ (Infection)
การติดเชื้อวิสาของพืช เริ่มจากวิสาทวีจำนวนโดยใช้ส่วนประกอบต่างๆ ของเซลพืช หลังจาก RNA หรือ DNA ที่แยกตัวจากอนุภาควิสา และเข้าไปอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในเซลพืชแล้ว การติดเชื้อจะไม่เกิดขึ้น หากวิสาไม่ทวีจำนวนในเนื้อเยื่อพืชอาศัย ขั้นตอนที่เกี่ยวข้องจนทำให้พืชติดเชื้อวิสามีดังนี้
1. การผ่านผนังเซลเข้าสู่พืช (penetration) วิสาเข้าสู่พืชทางแผลที่เกิดขึ้นจากวิธีกล แมลงปากกัดหรือปากดูด ไส้เดือนฝอย เชื้อรา การทาบกิ่ง ฝอยทอง และการแทงผ่านของเกสรเพศผู้สู่รังไข่พืช ซึ่ง
แผลนี้ทำให้วิสาได้ผ่านไปสัมผัสเซลพืช (ยกเว้นการแทงผ่านที่เกิดจากละอองเกสร) เซลที่บอบชํ้าจากแผลที่เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อย จะทำให้เชื้อเข้าสู่ภายในของเซลได้สำเร็จ ส่วนเซลที่บอบช้ำมากหรือเป็นแผลใหญ่ จากวิธีกลนั้น พืชอาจมีปฏิกริยาตอบโต้ ป้องกันการเกิดโรคได้
2. การเกาะติดเยื่อหุ้ม (protoplast) หลังจากวิสาผ่านผนังเซลทางแผลแล้ว วิสาจะเกาะติดกับเยื่อหุ้ม protoplast ของเซลเพื่อเข้าสู่ภายในต่อไป ตำแหน่งของเยื่อหุ้มที่วิสาเกาะติดนั้น เรียกว่า receptor sites ถ้า receptor sites นั้นเหมาะสมต่อการติดเชื้อวิสา ปDbกริยากับวิlาจะเริ่มขึ้น receptor sites จึงเปลี่ยนสภาพเป็น infective centres
Receptor sites ที่ไม่เหมาะสมต่อการติดเชื้อ ขึ้นอยู่กับชนิดของวิสา พืชอาศัย และปัจจัยอื่นๆ เนื่องจากวิสาส่วนมากมีชีวิตอยู่ได้ในระยะเวลาสั้นเป็นนาทีเท่านั้น คุณสมบัติของวิสายังเสื่อม เพราะความร้อน สารยับยั้งปฏิกริยา (inhibitors) และการแข่งขันที่เกิดขึ้นจาก strains ต่างๆ ของวิสาที่อาจมีอยู่ เป็นต้น
3. การผ่านเยื่อหุ้มของวิสาเข้าในเซล protoplast พืช เข้าใจว่าอาจเกิดขึ้นได้วิธีใดวิธีหนึ่ง หรือหลายวิธีพร้อมกัน ดังนี้
ก. ผ่านทาง ectodesmata ซึ่งเป็นช่องของผนังเซลเกิดจากรอยแยกปริระหว่าง cellulose จากผิวพืชภายนอกของใบ ผ่าน cuticle เยื่อหุ้ม เข้าใน ectodesmata โดยเป็น receptor site บนผิวพืช ให้ RNA ของวิสาที่แยกตัวออกจากโปรตีนที่ห่อหุ้มแล้ว (จากวิธีการปลูกเชื้อด้วยวิธีกล) ผ่านเข้าใน protoplast โดยตรง
ข. Viropexis เป็นการกลืนวิสาเข้าไปใน protoplast โดยเยื่อหุ้มที่สัมผัสกับวิสาบุ๋มเข้าในเซลแล้วปิดล้อม เป็นวิธีการเช่นเดียวกับ pinocytosis ของเซลพืชตามปกติที่ใช้เคลื่อนย้ายสารต่างๆ เข้าในเซล ซึ่งวิธีนี้ วิสาผ่านเข้าใน protoplast ได้ทั้งอนุภาควิสา และ RNA ของวิสา
ค. Invagination ของเยื่อหุ้มเซล protoplast อนุภาควิสาถูกล้อม และห่อหุ้มเข้าไปใน vesicle ที่เกิดจากการ invagination ของเยื่อหุ้มแล้วเข้าไปในเซลพร้อมกับ vesicle โดย RNA ของวิสาจะแตกตัวจากโปรตีนที่ห่อหุ้มเป็นอนุภาคด้วย lysosomal enzyme ที่เยื่อหุ้มของ vesicle ได้ RNA ของวิสาที่แยกจากโปรตีนใน protoplast ของเซลพืช เพื่อทวีจำนวนต่อไป
ที่มา:ไพโรจน์  จ๋วงพานิช