A viroidok a legkisebb ismert, genommal rendelkező kórokozók.A prionok náluk is kisebbek, de genetikai anyaguk nincs. Szerveződésük még a vírusokénál is egyszerűbb: nincs fehérje- vagy lipidburkuk, gyakorlatilag egyetlen kis egyszálú, gyűrű alakú RNS-molekulából állnak.
Valamennyi ismert viroid a szövetes növények parazitája, az általuk okozott betegségek komoly gazdasági károkkal járhatnak. Az első ismert viroidot, a burgonya gumóorsósodásának kórokozóját 1971-ben fedezte fel az amerikai Theodor O. Diener.
Fehérjéket nem kódolnak, közülük néhányan ribozimok, vagyis maga az RNS rendelkezik katalitikus tulajdonsággal. Terjesztésükről a növények rovarkártevői (pl. levéltetvek) gondoskodnak.
Felfedezésük thumb|Theodor O. Diener, a viroidok felfedezője A burgonyagumó fertőző orsósodását először az 1920-as évek elején figyelték meg az amerikai New York és New Jersey államokban, de a kórokozót mikroszkóposan nem sikerült azonosítani, ezért feltételezték, hogy az egy vírus. Több sikertelen kísérlet után 1971-ben Theodor O. Diener, az amerikai Mezőgazdasági Kutatószolgálat növénypatológusa izolálta a kórokozót és megállapította róla, hogy fehérjét nem tartalmaz és mérete a vírusokénak mindössze 1/80-a; gyakorlatilag egy igen rövid (néhány száz bázispár hosszúságú) RNS-molekula. A patogénnek Diener a viroid (jelentése vírusszerű) nevet adta.
A következő években Diener és más kutatók megállapították, hogy az RNS egyszálú, a sejten belül nem hibridizálódik DNS-sel és 1973-ban sikerült elektronmikroszkópos képet készíteni róla, amely bizonyította, hogy a patogén valóban nem több egy gyűrű alakú RNS-molekulánál.J. M. Sogo, T. Koller, T. O. Diener: Potato spindle tuber viroid. X. Visualization and size determination by electron microscopy. In: Virology. Band 55, Nummer 1, September 1973, S. 70–80, PMID 4728831. 1978-ban megállapították a teljes nukleotidsorrendjét.H. J. Gross, H. Domdey, C. Lossow, P. Jank, M. Raba, H. Alberty, H. L. Sänger: Nucleotide sequence and secondary structure of potato spindle tuber viroid. In: Nature. Band 273, Nummer 5659, Mai 1978, S. 203–208, PMID 643081.
Diener felfedezése óta mintegy harminc újabb viroidot találtak. Egyes viroidok óriásvírusokban találhatók, ezeket Colson viroviroidnak nevezik.
Jellemzői A viroidok mindössze egy gyűrű alakú, egyszálú RNS-molekulából állnak. A vírusoktól eltérően fehérje- vagy lipidburkuk nincs. Az ismert viroidok csak növényi sejteken belül képesek szaporodni (obligát intracelluláris paraziták). Taxonómiai szempontból a szubvirális ágensek rendjébe tartoznak, a szatellitekkel együtt. A viroidoktól elkülönülő csoport a vírusoidok, amelyek helper vírusoktól kölcsönzött burokkal képesek kijutni a sejtből és újabb gazdasejtet megfertőzni.
Az ismert viroidok RNS-e 241-401 bázispár hosszú. Erről az RNS-ről sem fehérje közvetlenül nem íródik át, sem olyan mRNS, amelyet aztán a sejt transzlációs mechanizmusai felhasználhatnának; vagyis viroid-specifikus fehérjék nem léteznek. A viroid-RNS saját katalitikus aktivitással rendelkezhet (mint a ribozimek). Ezen jellemzői miatt a viroidokat sok kutató az élet keletkezésének korai időszakából visszamaradt kémiai fosszíliának tekinti.T. O. Diener: Viroids: "living fossils" of primordial RNAs? In: Biology direct. Band 11, Nummer 1, März 2016, S. 15, , PMID 27016066.B. Ding, A. Itaya: Viroid: a useful model for studying the basic principles of infection and RNA biology. Mol Plant Microbe Interact. (2007) 20(1): S. 7–20 (Review), PMID 17249418 (Volltext).
Genomja thumb|A PSTVd, HSVd és PLMVd szerkezetének összehasonlítása A viroid-RNS több egymással komplementer régiót tartalmaz, amelyek egymáshoz tapadva kettős szálú másodlagos szerkezetek kialakulásához vezetnek. Ezek elektronmikroszkóp alatt kb. 50 nm-es pálcaszerű struktúrákként figyelhetők meg.
A burgonyagumóorsósodás-viroid (angolul potato spindle tuber viroid, rövidítva PSTVd) genomja öt régióra osztható: terminális bal (angol rövidítéssel TL), patogenitási (P), centrális (C), variábilis (V) és terminális jobb (TR). A középső szakaszban található a konzervatív centrális régió (CCR), amely egy szokatlan bázispárosítással kialakuló, UV-re érzékeny E-hurok struktúrát tartalmaz. Ezen belül fekszik a nagyon konzervatív GAAAC motívum, amely minden viroidban megtalálható.
thumb|középre|900px|A burgonyagumóorsósodás-viroid RNS-nek másodlagos szerkezete (sárgával jelölve a CCR-szakasz)
Replikáció A vírusoktól eltérően a viroidok nem kódolnak fehérjéket.E. M. Tsagris, A. E. Martínez de Alba, M. Gozmanova, K. Kalantidis: Viroids. In: Cellular microbiology. Band 10, Nummer 11, November 2008, S. 2168–2179, , PMID 18764915. Emiatt replikációjukat és transzportjukat teljes egészében a gazdasejt enzimjei végzik. A szubvirális ágensek egy másik nagy csoportja, a szatellitek esetében a replikációhoz helper vírusra van szükség.
Az RNS másolását a sejt RNS-polimeráz II enzimje (amelynek alapesetben DNS lenne a templátja) végzi a "guruló kör" mechanizmus szerint.R. Flores, P. Serra, S. Minoia, F. Di Serio, B. Navarro: Viroids: from genotype to phenotype just relying on RNA sequence and structural motifs. In: Frontiers in microbiology. Band 3, 2012, S. 217, , PMID 22719735.J. A. Daròs, S. F. Elena, R. Flores: Viroids: an Ariadne's thread into the RNA labyrinth. In: EMBO reports. Band 7, Nummer 6, Juni 2006, S. 593–598, , PMID 16741503 Mivel a másolásnak semmilyen hibajavító mechanizmusa sincs, a viroidok mutációs rátája még a vírusokénál is magasabb.B. Ding: Viroids: self-replicating, mobile, and fast-evolving noncoding regulatory RNAs. In: Wiley interdisciplinary reviews. RNA. Band 1, Nummer 3, 2010 Nov-Dec, S. 362–375, , PMID 21956936. A másolási hibák miatt akkora a változatosság, hogy a viroid "fajok" legfeljebb kvázifajnak tekinthetők. A mutációk közül sok a fertőzőképességet vagy a patogenitást is befolyásolja.R. W. Hammond: Analysis of the virulence modulating region of potato spindle tuber viroid (PSTVd) by site-directed mutagenesis. In: Virology. Band 187, Nummer 2, April 1992, S. 654–662, PMID 1546460.
A "guruló kör" replikációs mechanizmus a cirkuláris RNS-genomról hosszú, lineáris szálat készít, amely több másolt példányt is tartalmaz és amelyet darabokra kell vágni, mielőtt azok ismét gyűrűbe zárulhatnak. Azt a feladatot a sejt RN-ázai végzik (DCL1 és DCL4 a Pospiviroidae csoport, DCL2 és DCL3 valamennyi viroid esetében)M. V. Nayudu: Plant Viruses. Tata McGraw-Hill Education, 2008, , S. 454. Az Avsunviroidae csoport tagjai autokatalitikusan saját magukat vágják megfelelő darabokra.Nicholas H. Acheson. Fundamentals of Molecular Virology. 2. Auflage. John Wiley & Sons, 2011, , S. 379–383. A lineáris darabok gyűrűvé zárását a sejt DNS-ligáza végzi, amelynek egyébként DNS a templátja.R. Flores, S. Minoia, A. Carbonell, A. Gisel, S. Delgado, A. López-Carrasco, B. Navarro, F. Di Serio: Viroids, the simplest RNA replicons: How they manipulate their hosts for being propagated and how their hosts react for containing the infection. In: Virus research. Band 209, November 2015, S. 136–145, , PMID 25738582. Az Avsunviroidae-k a ligálást is autokatalitikusan végzik.
Az embert is fertőző hepatitisz D vírus a viroidékéhoz hasonló autokatalitikus aktivitással rendelkezik.C. Alves, C. Branco, C. Cunha: Hepatitis delta virus: a peculiar virus. In: Advances in virology. Band 2013, 2013, S. 560105, , PMID 24198831
Patogenitás A viroidok képesek különféle betegségeket előidézni a növényekben, de ennek pontos mechanizmusa, egyelőre nem ismert. Egyes feltételezések szerint RNS-interferencia révén avatkozik bele a gazdasejt működésébe; legalábbis a PSTVd szekvenciáját utánzó mesterséges shRNS-sel (rövid, hajtűszerű másodlagos szerkezettel bíró RNS-darabok) sikerült gumóorsósodás-szerű tüneteket előidézni.M. B. Wang, X. Y. Bian, L. M. Wu, L. X. Liu, N. A. Smith, D. Isenegger, R. M. Wu, C. Masuta, V. B. Vance, J. M. Watson, A. Rezaian, E. S. Dennis, P. M. Waterhouse: On the role of RNA silencing in the pathogenicity and evolution of viroids and viral satellites. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 101, Nummer 9, März 2004, S. 3275–3280, , PMID 14978267 Az is ismert, hogy a viroidok tartalmaznak a növényi mRNS-sel komplementer szakaszokat.V. Pallas, G. Martinez, G. Gomez: The interaction between plant viroid-induced symptoms and RNA silencing. In: Methods in molecular biology. Band 894, 2012, S. 323–343, , PMID 22678590. A viroidinfekció során a gazdasejtben rövid RNS-darabok keletkeznek, amelyek meggyengíthetik a növény ellenállóképességét.W. A. Miller, R. Shen, W. Staplin, P. Kanodia: Noncoding RNAs of Plant Viruses and Viroids: Sponges of Host Translation and RNA Interference Machinery. In: Molecular plant-microbe interactions : MPMI. Band 29, Nummer 3, März 2016, S. 156–164, , PMID 26900786
A viroidok mechanikusan, a fertőzött szövetekkel való érintkezéssel terjednek, pl. növénykárosító rovarok (levéltetvek stb.) által, de megtalálhatóak a pollenben és a magvakban is. Ha a burgonyanövényt a PSTVd és a levélsodródás vírusa vagy a bársonyos dohányfoltosság vírusa egyszerre fertőzi meg, a PSTVd jóval hatékonyabban tud terjedni, talán mert RNS-e becsomagolódik a vírus kapszidjába. A növényen belül a sejtek közötti plazmodezmákon át terjednek. A fertőzés perzisztens, a növény pusztulásáig tart.P.D. Sharma: Microbiology & Plant Pathology. Rastogi Publications, 2010, , S. 202.
A viroidok környezeti ellenállóképessége típusfüggő. A PSTVd többször ismételt fagyasztással-olvasztással inaktiválható.A. Hadidi, R. Flores, J. W. Randles, J. S. Semancik: Viroids. Csiro Publishing, 2003, , S. 18, 38. A viroidok általában érzékenyek az olyan fertőtlenítőszerekre, mint a nátrium-hipoklorit, a kaotróp (hidrogénkötéseket felbontó) anyagokra vagy a hővel történő denaturációra. Szerkezetüket a magnéziumionok stabilizálják.
A kórokozó jelenlétét régebben Northern blottal, mostanában egyre inkább RT-PCR-rel igazolják. A fertőzés ellen nincs hatékony növényvédőszer, továbbterjedését csak a beteg növények kiirtásával lehet megállítani.
Jelentőségük Több mint 30, viroidok által okozott növénybetegséget ismerünk. Ezek súlyossága a környezeti viszonyoktól, az érintett növények fajtájától, állapotától függően lehet egészen enyhe, vagy súlyos, akár pusztuláshoz vezető is. A viroidok jelentős gazdasági károkat okozhatnak a burgonya, paradicsom, citrusfélék, szőlő, komló vagy dísznövények termésében. Állatokat fertőző viroidok nem ismertek. Egyik legismertebb képviselőjök a burgonya gumóorsósodás viroid (PSTVd), amely burgonyát, paradicsomot és számos egyébfajt képes megfertőzni.
Rendszerezésük A viroidok a szubvirális ágensek rendjébe tartoznak. A csoporton belül az RNS-szekvencia alapján 2022-ben két családot és 33 fajt különítettek el.
Avsunviroidae család Avsunviroid nemzetség ASBVd (Avocado sunblotch viroid) Avokádónapfoltosodás-viroid Elaviviroid nemzetség ELVd (Eggplant latent viroid) Padlizsán-látensviroid Pelamoviroid nemzetség AHVd (Apple hammerhead viroid) Almapöröly-viroid CChMVd (Chrysanthemum chlorotic mottle viroid) Krizantémklorózisosfoltosodás-viroid PLMVd (Peach latent mosaic viroid) Őszibaracklátensmozaik-viroid Pospiviroidae család Apscaviroid nemzetség ADFVd (Apple dimple fruit viroid) Almagyümölcsfoltosodás-viroid ASSVd (Apple scar skin viroid) Almavarasodás-viroid AGVd (Australian grapevine viroid) Ausztrál szőlőviroid CBLVd (Citrus bent leaf viroid) Citruslevélgörbülés-viroid CDVd (Citrus dwarfing viroid) Citrustörpenövés-viroid CVd-V (Citrus viroid V) Citrusviroid V CVd-VI (Citrus viroid VI) Citrusviroid VI GYSVd 1 (Grapevine yellow speckle viroid 1) Szőlősárgafoltosodás-viroid 1 GYSVd 2 (Grapevine yellow speckle viroid 2) SZőlősárgafoltosodás-viroid 2 PBCVd (Pear blister canker viroid) Körtehólyagosüszkösödés-viroid Cocadviroid nemzetség CBCVd (Citrus bark cracking viroid), Citruskéregrepedezés-viroid (korábban Citrusviroid IV) CCCVd (Coconut cadang-cadang viroid) Kókusz-cadang-cadang-viroid