Funcionalización con base estructural de nanopartículas virales derivadas del Virus del mosaico del nabo" con fines biotecnológicos

Resum

El empleo de virus en nanobiotecnología está cada vez más extendido ya que por su naturaleza proteica y su gran diversidad en forma, tamaño y origen los convierte en una buena herramienta biotecnológica aplicable en múltiples campos. Dentro del empleo de virus como herramientas nanobiotecnológicas, los virus que únicamente infectan plantas cada vez toman mayor protagonismo debido a cuestiones de bioseguridad (son exclusivamente patógenos de plantas) y producción (producción en masa en organismos eucarióticos a bajo coste). Concretamente los virus alargados se muestran como una fantástica plataforma para el desarrollo de nanopartículas virales, conocidas comúnmente como VNPs (por sus siglas en inglés Viral NanoParticles). Este tipo de nanopartículas componen una estructura proteica derivatizable por varias vías, relacionadas con modificación genética o reacciones quimioselectivas, de manera que sus posibles aplicaciones son muy diversas: herramientas hipersensibles para el diagnóstico, potentes agentes inmunizadores o soportes enzimáticos, nanomateriales biodegradables, entre otros. El Virus del mosaico del nabo (TuMV por sus siglas en inglés) es un potyvirus con una estructura alargada y flexuosa capaz de dar lugar a dos tipos de nanopartículas virales: viriones (virus infectivos modificados) y partículas ¿tipo virus¿ (VLPs, carentes de material genético y por tanto capacidad infectiva). Para la funcionalización de estas nanopartículas se ha realizado un estudio profundo de la estructura del virus para evaluar la capacidad de autoensamblado de la proteína de la cápside (CP) y las posibles limitaciones en la funcionalización. Para ello se pudo desarrollar el modelo estructural a partir de técnicas de criomicroscopía electrónica, así como el diseño de varios mutantes de deleción donde se evalúan las implicaciones de ciertos dominios en el ensamblado y mantenimiento de la integridad estructural y capacidad infectiva de las partículas. Gracias a la obtención de este modelo estructural se pudieron localizar en la superficie del virión ciertos residuos aminoacídicos para abarcar la derivatización mediante dos vías: fusión genética de péptidos y conjugación química de moléculas y macromoléculas con distinto tamaño, naturaleza química y aplicación gracias a reacciones quimioselectivas específicas para ciertos residuos aminoacídicos, pudiendo generar incluso nanopartículas multifuncionales, derivatizadas mediante fusión genética y conjugación química en distintas localizaciones. Una vez estudiada en profundidad la estructura y posibles limitaciones en la funcionalización de nanopartículas derivadas de TuMV, se desarrollaron VNPs aplicables a distintos campos. Por un lado, VLPs modificadas genéticamente se emplearon para determinar su aplicación en el diagnóstico hipersensible de patologías autoinmunes, evaluando la detección de autoanticuerpos contra epítopos específicos en la enfermedad inflamatoria intestinal. Por otra parte, se desarrollaron nanopartículas derivarizadas mediante conjugación química con un péptido antimicrobiano, tanto en forma de partículas libres como en forma de nanomallas, buscando una plataforma más estable para su uso biotecnológico como agente antimicrobiano. En resumen, en el presente trabajo se evalúan tanto las posibles vías de derivatización como la aplicación de las mismas, realizando ensayos de tipo biomédico y microbiológico, poniendo de manifiesto el potencial de las nanopartículas de TuMV en nanobiotecnología.