In planta produkce nanočástic specifické délky s použitím RNA a obalového proteinu Viru tabákové mozaiky (TMV)

Abstract

Virus tabákové mozaiky je jedním z vůbec nejprozkoumanějších virů, jeho vlastnosti a struktura jsou plně známy. Z tohoto důvodu byl v této práci vybrán jako biotemplát pro tvorbu nanočástice nastavitelné délky. Pokud je za fyziologických podmínek přítomna jak virová RNA, tak obalový protein, částice jsou schopny se samouspořádat a jejich délka je závislá na délce balené RNA. Podmínkou přednostního balení virové RNA je přítomnost enkapsidačního signálu, který byl identifikován již v 80. letech. V této práci jsme vytvořili dvoukomponentový systém, kdy byly rostliny Nicotiana bentamiana infikovány defektní RNA (dRNA) určenou k zabalení a RNA pomocného viru poskytující všechny komponenty nutné pro replikaci a balení dRNA. V RNA pomocného viru byl navíc vyřazen enkapsidační signál, aby nedocházelo k balení nesprávně dlouhých částic. Některé námi vytvořené pomocné viry navíc obsahovaly obalový protein modifikovaný v oblasti vnitřního kanálu částice. Tato modifikace by měla v budoucnu umožnit specifické vyplnění částic kovem. V rámci práce bylo připraveno několik variant jak dRNA, tak i pomocných virů, aby bylo možné identifikovat jednotlivé oblasti důležité pro replikaci, stabilitu a enkapsidaci vznikajících nanočástic. U rostlin infikovaných jednotlivými systémy jsme poté zjišťovali hlavně to, zda došlo...

Tobacco mosaic virus (TMV) is one of the most investigated viruses and its attributes and structure are therefore well-known. In this work, we have chosen TMV as a biotemplate for the adjustable-length particles production in plants. The viral RNA and coat protein of TMV self-assemble into particles under physiological conditions. The particle length depends on the length of packaged RNA. The encapsidation signal that is necessary for preferential viral RNA packaging by coat protein disks is known and characterized since the 1980's. In this work, we have proposed a two-component system based on a Nicotiana bentamiana plants infection with packaging competent defective RNA (dRNA) and a helper virus RNA which provides all the components necessary for dRNA replication and packaging. The encapsidation signal in the helper virus sequence was removed to avoid formation of particles of incorrect length. Some of our helper viruses contained a coat protein with modified region of the particle's inner channel. This modification should allow specific binding of metal atoms within the core of the rod shaped particle. Several variants of dRNA and helper viruses were prepared to identify individual areas important for the replication, encapsidation and nanoparticle stability. We focused on the particle formation...