Utilization of mouse polyomavirus derived virus-like particles for cargo delivery into cells

Abstract

and key words Mouse polyomavirus-derived virus-like particles composed from major capsid protein VP1 (MPyV VP1-VLPs) are interesting structures for use as a delivery system of various cargos into cells. VP1 protein self-assembles into icosahedral particles of 45 nm in diameter that are hollow highly regular nanoparticles. In this work, model small molecule cargo, Cyclodextrin-Based Bimodal Fluorescence/MRI Contrast Agent, was encapsidated into MPyV VP1-VLPs. The cargo was stably associated with VLPs and was delivered into mammalian cells using these VLPs. To prevent VLPs entrapment in endolysosomal compartments and increase the potential of VLPs applications, MPyV VP1 protein was modified by insertion of histidine-tag (6 histidine long sequence surrounded by glycine and serine) sequences into VP1 surface loop DE, because histidine modification of synthetic systems had enhancing effect on endosome escape and cargo delivery. With the use of in Bac-to-Bac® baculovirus expression system His-VP1 protein was expressed in insect cells and a variety of VP1-assemblies was obtained: long tubules and small 20nm VLPs formed from VP1 with 4 histidine-tags in DE loop, and novel VP1 nanostructure, which we named nano-jumpers, formed from VP1 with 2 histidine-tags. Nonetheless the endosome escape properties of...

a klíčová slova Virům podobné částice odvozené od myšího polyomaviru tvořené hlavním kapsidovým proteinem VP1 (MPyV VP1-VLPs) mohou být využity jako systém pro dopravu různých látek do buněk. Protein VP1 je schopný se samouspořádat do ikosahedrálních částic o průměru 45 nm, tedy vysoce pravidelných dutých nanočástic. V této práci byl do MPyV VP1-VLPs zabalen modelový náklad, bimodální malá molekula založená na cyklodextrinu umožňující detekci pomocí fluorescence a zároveň kontrastní látka pro zobrazování pomocí magnetické rezonance. Tento náklad stabilně asocioval s VLPs a byl pomocí těchto částic doručen do savčích buněk. Aby se zabránilo uvíznutí VLPs v endolysozomálních kompartmentech a zvýšilo se tak potenciální využití VLPs, MPyV VP1 protein byl modifikován vložením sekvencí bohatých na histidin (histidinový tag dlouhý 6 histidinů ohraničený glycinem a serinem) do povrchové smyčky DE. Tento přístup byl zvolen, protože modifikace umělých částic histidinem zvýšila jejich únik z endozomů a dopravu látek do buněk. Produkce His-VP1 proteinu v bakulovirovém expresním systému Bac-to-Bac® vedla ke vzniku různých struktur tvořených proteinem VP1: dlouhých tubulárních útvarů a malých 20nm VLPs při produkci VP1 se 4x vloženými histidinovým tagem ve smyčce DE, a nové nanostruktury, které jsme pojmenovali...