Enhancing the biological activity of peptides by chemical or biological functionalization of Turnip mosaic virus-derived nanoparticles

González Gamboa, Ivonne (2017). Enhancing the biological activity of peptides by chemical or biological functionalization of Turnip mosaic virus-derived nanoparticles. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.57265.

Description

Title: Enhancing the biological activity of peptides by chemical or biological functionalization of Turnip mosaic virus-derived nanoparticles
Author/s:
  • González Gamboa, Ivonne
Contributor/s:
  • Ponz Ascaso, Fernando
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Department: Otro
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En esta tesis se desarrollaron nanopartículas hechas en planta, derivadas del Virus del mosaico del nabo (TuMV, por sus siglas en inglés), un potivirus. Estas nanopartículas virales (VNPs) pueden ser explotadas como armazones para construir nano-objetos modificados que pueden ser usados como herramientas de diagnóstico; para la generación de anticuerpos; inmunización; o como biomateriales. Estas entran en dos categorías biológicas: las que contienen ácidos nucleícos (viriones) y las que no (partículas “tipo” virus vacías, eVLPs). Las modificaciones que se pueden realizar en las VNPs son a través de dos aproximaciones: conjugación química o genética. Cada una cuenta con sus pros y sus contras para su uso nanotecnológico. En general, este es el primer caso de modificación genética o química en VNPs de potyvirus hechas en planta. Las VNPs fueron producidas por inoculación de mostaza india (Brassica juncea) con el virus de TuMVm, o por la agroinfiltración de Nicotiana benthamiana con el cDNA de la proteína de la cápside (CP) de TuMV en un vector pEAQ para la alta expresión de proteína. Como prueba de concepto para la modificación genética se seleccionó un péptido del receptor de la trombina (TR) y para la química, un péptido vasoactivo intestinal y compuestos de bajo peso molecular (biotina, organometálicos). Producción significativa de TR-CP eVLPs y viriones de TuMV fueron obtenidos de hojas de planta. Las VNPs fueron observadas en un microscopio electrónico tras inmunodecorarlos con anticuerpo anti-TR o anti-biotina, respectivamente. Ambas VNPs fueron capaces de incrementar por órdenes de magnitud la habilidad de sensar anticuerpos, comparadas con péptido o biotina libre. En esta tesis se demuestra la posibilidad de conjugar, genética- o químicamente, péptidos y compuestos de bajo peso molecular a viriones del Virus del mosaico del nabo, o sus eVLPs. Esto muestra el potencial de estas VNPs por su uso en numerosas aplicaciones nanobiotecnológicas. ----------ABSTRACT---------- In this thesis, plant-made nanoparticles derived from Turnip mosaic virus (TuMV), a potyvirus, were developed. These Viral Nanoparticles (VNPs) can be exploited as scaffolds for building modified nano-objects and can be used as diagnostic tools, for antibody generation, immunization, or as biomaterials in general. They fall into two biological categories: either enclosing a nucleic acid (virions) or without the nucleic acid (empty virus-like particles, eVLPs). The modifications imposed on VNPs can also be achieved by two main approaches: genetic or chemical conjugation. Each of them has particular pros and cons for nanotechnological deployment. Overall, this is the first case of genetic or chemical conjugation in plant-made potyvirus VNPs. The VNPs were produced either by inoculation of Indian mustard (Brassica juncea) with the infectious TuMV virus, or by agroinfiltration of the tobacco relative Nicotiana benthamiana with the TuMV coat protein cDNA (CP) on a pEAQ vector for high protein expression. As a proof-of-concept, a human thrombin receptor peptide (TR) for the genetic modification, and a vasoactive intestinal peptide and low-molecular-weight compounds (biotin, organometallics) for the chemical modification, were selected. Significant production of TR-CP VLPs and TuMV virions was obtained from plant leaves. VNPs were observed under an electron microscope after immunodecoration with anti-TR antibody or antibiotin antibody, respectively. Both VNPs proved capacity to log-increase the ability of antibody-sensing compared to free TR peptide or free biotin. In this thesis, the possibility of conjugating, genetically and chemically, peptides and low-molecular-weight compounds to Turnip mosaic virus virions or VLPs is demonstrated. This outlines the potential of these VNPs for their use in numerous nanobiotechnological applications.

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Item ID: 57265
DC Identifier: http://oa.upm.es/57265/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:57265
DOI: 10.20868/UPM.thesis.57265
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 21 Jan 2020 07:15
Last Modified: 21 Jan 2020 07:15
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