Olivier Lemaire, Lorène Belval, Caroline Hemmer, Catherine Reinbold, Claude Sauter, Gérard Demangeat, Christophe Ritzenthaler, Corinne Schmitt-Keichinger, Léa Ackerer, Jean-Daniel Fauny, François Berthold, Santé de la vigne et qualité du vin (SVQV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structure des macromolécules biologiques et mécanismes de reconnaissance (SMBMR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Architecture et réactivité de l'ARN (ARN), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Architecture et Réactivité de l'ARN (ARN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Immunopathologie et chimie thérapeutique (ICT), Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Virus-like particles (VLPs) derived from non-enveloped viruses result from the self-assembly of capsid proteins (CPs). They generally display similar structural features to viral particles but are non-infectious and their inner cavity and outer surface can potentially be adapted to serve as nanocarriers of great biotechnological interest. While a VLP outer surface is generally amenable to chemical or genetic modifications, encaging a cargo within particles can be more complex and is often limited to small molecules or peptides. Examples where both inner cavity and outer surface have been used to simultaneously encapsulate and expose entire proteins remain scarce. Here we describe the production of spherical VLPs exposing fluorescent proteins at either their outer surface or inner cavity as a result of the self-assembly of a single genetically modified viral structural protein, the CP of grapevine fanleaf virus (GFLV). We found that the N- and C-terminal ends of the GFLV CP allow the genetic fusion of proteins as large as 27 kDa and the plant-based production of nucleic-acid free VLPs. Remarkably, expression of N- or C-terminal CP fusions, resulted in the production of VLPs with recombinant proteins exposed either to the inner cavity or the outer surface, respectively, while coexpression of both fusion proteins led to the formation hybrid VLP, although rather inefficiently. Such properties are rather unique for a single viral structural protein and open new potential avenues for the design of safe and versatile nanocarriers, particularly for the targeted delivery of bioactive molecules., Particules de type viral (comme VLP s) provenant de virus non enveloppés résultent de l'auto-assemblage des protéines de capside ( CP s). Ils présentent généralement des caractéristiques structurales similaires à des particules virales , mais sont noninfectious et leur cavité intérieure et la surface extérieure peuvent potentiellement être adaptées pour servir nanocarriers d' un grand intérêt biotechnologique. Alors qu'une VLP surface extérieure est généralement prête à des modifications chimiques ou génétiques, encagement une cargaison dans des particules peut être plus complexe et est souvent limité à de petites molécules ou des peptides. Des exemples où les deux cavité intérieure et la surface extérieure ont été utilisées pour encapsuler simultanément et exposer les protéines entières restent rares. Ici, nous décrivons la production de particules sphériques VLP exposant les protéines fluorescentes de soit à leur surface extérieure ou cavité interne à la suite de l'auto-assemblage d'une seule protéine de structure virale génétiquement modifié, le CP du virus grapevine fanleaf ( GFLV ). Nous avons trouvé que les extrémités N- et C-terminales de la GFLV CP permettent à la fusion génétique des protéines aussi grandes que 27 kD a et la production à base de plantes de l' acide nucléique libre- VLP s. De manière remarquable, l' expression de N- ou C-terminaux CP fusion a donné lieu à la production de VLP s avec des protéines recombinantes exposées soit à la cavité intérieure ou sur la surface extérieure, respectivement, tandis que la co - expression des deux protéines de fusion conduit à la formation d'un hybride VLP , mais plutôt inefficacement. De telles propriétés sont plutôt unique pour une seule protéine de structure virale et ouvrent de nouvelles avenues potentielles pour la conception de nanocarriers sûrs et polyvalents, en particulier pour l'administration ciblée de molécules bioactives.