Aperçus moléculaires d'une voie potentielle d'encapsidation de l'ARN de potyvirus, et des particules de potyvirus comme nano-porteurs d'enzymes

Abstract

La présente étude avait pour but d'identifier de nouvelles stratégies pour la présentation sélective d'enzymes à la surface de nanoparticules virales dans le but d’une application potentielle dans la technologie des biocapteurs ou des puces à protéines. Les potyvirus ont été choisis comme nanosupports modèles. Les Potyvirus, le genre le plus large de la famille des Potyviridae, la seconde plus grande famille de virus de plante, sont responsables de très graves pertes dans les cultures. Ils forment des capsides flexibles en forme de bâtonnet entourant une seule molécule d'ARN positif simple brin. Les événements moléculaires conduisant à la sélection et à l'encapsidation spécifiques de l'ARN potyviral sont inconnus. Afin de mieux exploiter le potentiel de ces virus comme nanosupports, la première étape de ce travail a porté sur l’étude, in vivo, du processus d'encapsidation de l'ARN de particules de potyvirus. Des études précédentes ont montré que la protéine d'enveloppe (CP) du virus de la pomme de terre A (PVA) interfère avec la traduction de l'ARN viral lorsqu'elle est fournie en excès en trans suggérant que cela pourrait se produire pour initier l’encapsidation de l’ARN viral. Dans cette étude, nous avons montré que cette inhibition est médiée par des interactions CP-CP co-traductionnelles se produisant entre deux populations de CP, produites en trans et en cis et permettant très probablement le recrutement spécifique de l'ARN potyviral pour son encapsidation. En accord avec les études d'assemblage in vitro publiées précédemment nous proposons un mécanisme selon lequel l’encapsidation de l'ARN viral est initiée par des interactions CP-CP co-traductionnelles. Dans la deuxième partie de ce travail, différentes approches ont été testées afin d’organiser des enzymes sur les plateformes virales dans le but d’optimiser la canalisation des intermédiaires réactionnels. Parmi les trois stratégies testées seule celle utilisant un peptide qui se liant aux anticorps, le peptide z33 de la protéine A de Staphylococcus aureus a été couronnée de succès. Une couverture de 87 % des sites sur les particules de potyvirus avec l'enzyme a été obtenue. Cette stratégie a été utilisée pour piéger deux enzymes, la 4-coumarate: coenzyme A ligase (4Cl2) et stilbène synthase (STS), catalysant des étapes consécutives dans la voie de synthèse de resvératrol à partir de lysats cellulaires solubles d’E. coli clarifiés, à la surface de particules de potyvirus immobilisées sur les parois d'un tube en polypropylène. Cette stratégie rassemble les approches ascendante et descendante pour construire des nanomatériaux à base de virus et offre un moyen efficace et économique pour co-immobiliser et purifier des enzymes