อนุภาคคล้ายไวรัสที่ดัดแปลงให้มี CLEC17A สามารถลดการติดเชื้อของ Macrobrachium rosenbergii nodavirus ในเซลล์ Sf9 ได้อย่างมีนัยสำคัญ

Highlight

งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคโนด้าไวรัสที่ดัดแปลงส่วนยื่นให้มีความจำเพาะกับ CLEC17A ( CLEC17A/CRD-MrNV-VLPs ) มีความสามารถในการจับกับกลุ่มของน้ำตาลฟูโคสได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีศักยภาพสูงในการพัฒนาเป็นอนุภาคโนนาที่ช่วยลดการติดเชื้อของ MrNV ในเซลล์ที่ไวต่อการติดเชื้อได้อย่างมีนัยสำคัญ

ที่มาและความสำคัญ

การสร้างและดัดแปลงอนุภาคโนด้าไวรัส MrNV-VLPs ให้มีความจำเพาะต่อกลุ่มน้ำตาลฟูโคสบนเปลือกหุ้ม คาดว่าจะสามารถยับยั้งการติดเชื้อไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องโนด้าไวรัส ใช้กลุ่มน้ำตาลฟูโคสในการจับและเข้าสู่เซลล์ นอกจากนี้อนุภาคโนด้าไวรัสยังมีคุณสมบัติเด่นด้านความเสถียร และความแรงของการจับ (avidity) ที่สูง นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ง่าย เนื่องจากสามารถผลิต ปริมาณมาก เก็บรักษา และใช้งานได้ง่ายกว่าเลคทินหรือไกลแคนแบบดั้งเดิม

Abstract

Our previous studies demonstrated that Macrobrachium rosenbergii nodavirus (MrNV) infects and replicates in Sf9 insect cells, where fucosylated N- and O-glycans (HexNAc (Fuc)HexNAc-R or Fuc-LacdiNAc) serve as essential binding molecules for viral attachment. Additionally, we showed that the virus-like particles of the virus itself (MrNV-VLPs) were able to bind to the white-tail disease (WTD)-associated tissues and infect Sf9 cells; and these processes were significantly reduced by removing 27 amino acids from the C-terminus of the protruding (P) domain. In this study, we demonstrated that icosahedral particles could still form following the truncation of the P-domain at sites adjacent to known calcium-binding domains (CBDs) present in the S-shell domain in the MrNV capsid protein. We further showed that icosahedral particles could still form after truncation of the P-domain near calcium-binding sites in the S-domain. This generated smaller but intact particles lacking protrusions, designated V250-MrNV-VLPs. The particles with their intact S-shells enabled our complete replacement of the original MrNV capsid protein P-domains with the fucose-binding carbohydrate-recognition domain (CRD) of CLEC17A lectin (Prolectin), successfully creating CLEC17A/CRD-MrNV-VLPs. The chimeric CLEC17A/CRD-MrNV-VLPs were stable icosahedral particles with P-domains structurally distinct from both the smooth V250-MrNV-VLPs and the blade-like domains of wild-type MrNV-VLPs. Furthermore, the chimeric VLPs presented specific binding activities towards immobilized fucosylated glycoconjugates and Sf9 cell protein lysates. Notably, CLEC17A/CRD-MrNV-VLPs were able to reduce MrNV binding and infection in Sf9 cells. Therefore, this study demonstrated the potential for CLEC17A/CRD-MrNV-VLPs as particles that can effectively bind to fucosylated glycans, and their potential development as nanoparticles that can significantly reduce the level of infection by MrNV in susceptible cells.

KEYWORDS: Nodavirus, Virus-like particles, Glycans, Fucosylated lacdinacs, Carbohydrate-recognition domains, Prolectin

Citation: Chantunmapitak, R., Boonkua, S., Thongsum, O. et al. Chimeric virus-like particles carrying the CLEC17A carbohydrate-recognition domain significantly reduce Macrobrachium rosenbergii nodavirus infection in Sf9 cells. Sci Rep 15, 43311 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-27357-3

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

2. ZERO HUNGER

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

17. Partnerships for the goals

ผู้ให้ข้อมูล: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล รองศาสตราจารย์ ดร.สมลักษณ์ อสุวพงษ์พัฒนา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: น.ส.เรืองทิพย์ จันธรรมาพิทักษ์ น.ส.อรวรรณ ทองสุม นายศุภวิชญ์ บุญเกื้อ
ภาพถ่าย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
แหล่งทุนวิจัย: ทุนอุดหนุนการวิจัยจากสำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ภายใต้โปรแกรม 1 สร้างระบบผลิตและพัฒนากำลังคนให้มีคุณภาพ แผนงาน ทุนพัฒนาศักยภาพในการทำงานวิจัยของอาจารย์รุ่นใหม่

ในการศึกษานี้ผู้วิจัยได้ทำการบรรจุสารพันธุกรรมชนิดดีเอ็นเอสายคู่ (ขนาด 3.9 กิโลเบส) เข้าไปในบรรจุภัณฑ์นาโน (VLP) ที่พัฒนามาจากไวรัสกุ้ง IHHNV และเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงของผิวไวรัสที่บรรจุและไม่บรรจุดีเอ็นเอ ผู้วิจัยพบว่า IHHNV-VLP สามารถบรรจุดีเอ็นเอขนาดใหญ่ได้ประมาณ 30-40% โดยมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเปลือกหุ้มไวรัสอย่างมาก โดยมีเปลือกผิวด้านในหนาขึ้นมากถึง 1.5 เท่า ซึ่งเชื่อว่าเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเปลือกหุ้มภายในและสารดีเอ็นเอที่ถูกบรรจุทำให้เกิดปุ่มนูนจำนวนมากบริเวณผิวชั้นใน การเปลี่ยนแปลงของเปลือกหุ้มภายนอก จะสังเกตเห็นการบิดตัวของอนุภาคแท่งโดยรอบแบบทวนเข็มนาฬิกาบริเวณ 5-fold (ที่มีลักษณะคล้ายยอดภูเขา) ก่อให้เกิดการเปิดกว้างของปล่องที่หลายยอดภูเขา ซึ่งเชื่อว่ามีผลต่อการนำเข้า หรือส่งออกสารพันธุกรรมของไวรัสในขณะที่มีการจำลองตัวเองขึ้นใหม่ อย่างไรก็ดี กระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้จะเหมือนกับการจำลองตัวเองของไวรัสที่เกิดขึ้นในธรรมชาติหรือไม่ยังต้องได้รับการศึกษาต่อไป แต่การบรรจุดีเอ็นเอที่มีขนาดใหญ่เข้าไปในบรรจุภัณฑ์นาโน IHHNV-VLP จะนำไปสู่การประยุกต์ใช้การดัดแปลงพันธุกรรมด้วยยีนชนิดต่าง ๆ ที่มีผลในการหยุดยั้งการติดเชื้อและแพร่กระจายของไวรัสในเซลล์กุ้ง

ชื่องานวิจัยภาษาไทย

การเปลี่ยนแปลงของเปลือกอานุภาคเสมือนในไวรัส IHHNV หลังจากบรรจุดีเอ็นเอสายคู่

Abstract

In this study, we aimed to encapsulate the sizable double-stranded DNA (dsDNA, 3.9 kbp) into a small-sized infectious hypodermal and hematopoietic necrosis virus-like particle (IHHNV-VLP; T = 1) and compared the changes in capsid structure between dsDNA-filled VLP and empty VLP. Based on our encapsulation protocol, IHHNV-VLP was able to load dsDNA at an efficiency of 30–40% (w/w) into its cavity. Structural analysis revealed two subclasses of IHHNV-VLP, so-called empty and dsDNA-filled VLPs. The three-dimensional (3D) structure of the empty VLP produced in E. coli was similar to that of the empty IHHNV-VLP produced in Sf9 insect cells. The size of the dsDNA-filled VLP was slightly bigger (50 Å) than its empty VLP counterpart; however, the capsid structure was drastically altered. The capsid was about 1.5-fold thicker due to the thickening of the capsid interior, presumably from DNA–capsid interaction evident from capsid protrusions or nodules on the interior surface. In addition, the morphological changes of the capsid exterior were particularly observed in the vicinity of the five-fold axes, where the counter-clockwise twisting of the “tripod” structure at the vertex of the five-fold channel was evident, resulting in a widening of the channel’s opening. Whether these capsid changes are similar to virion capsid maturation in the host cells remains to be investigated. Nevertheless, the ability of IHHNV-VLP to encapsulate the sizable dsDNA has opened up the opportunity to package a dsDNA vector that can insert exogenous genes and target susceptible shrimp cells in order to halt viral infection.

ที่มาและความสำคัญ

การบรรจุดีเอนเอสายคู่เข้าไปในอานุภาคไวรัสเสมือนจะช่วยป้องกันการติดเชื้อของไวรัสกุ้งในกุ้งได้ จึงต้องมีการศึกษาว่าผลของการบรรจุจะทำให้โครงสร้างของอานุภาคไวรัสกุ้งเปลี่ยนแปลงอย่างไร มีความสามารถบรรจุดีเอนเอสายคู่ได้ปริมาณเท่าไร

KEYWORDS: IHHNV, virus-like particles, dsDNA, encapsulation, capsid maturation

Citation:

Weerachatyanukul W, Kiatmetha P, Raksat P, Boonkua S, Thongsum O, Jariyapong P, Cjotwiwatthanakun, Ounjai P, Metlagel Z. Viral capsid change upon encapsulation of double-stranded DNA into an infectious hypodermic and hematopoietic necrosis virus-like particle. Viruses 2023, 15, 110. https://doi.org/10.3390/v15010110

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

2. ZERO HUNGER

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

8. DECENT WORK AND ECONOMIC GROWTH

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Supawich Boonkua, Orawan Thongsum
แหล่งทุนวิจัย: The National Research Council of Thailand (NRCT: Grant No. NRCT5-RSA 63015-02), the Royal Golden Jubilee (RGJ) Ph.D. Program, and the Thailand Research Fund (Grant No. PHD/0195/2553)
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล

Abstract

The Macrobrachium rosenbergii nodavirus (MrNV), the causative agent of white-tail disease (WTD) in many species of shrimp and prawn, has been shown to infect hemocytes and tissues such as the gills and muscles. However, little is known about the host surface molecules to which MrNV attach to initiate infection. Therefore, the present study investigated the role of glycans as binding molecules for virus attachment in susceptible tissues such as the gills. We established that MrNV in their viruslike particle (MrNV-VLP) form exhibited strong binding to gill tissues and lysates, which was highly reduced by the glycan-reducing periodate and PNGase F. The broad, fucose-binding Aleuria Aurantia lectin (AAL) highly reduced MrNV-VLPs binding to gill tissue sections and lysates, and efficiently disrupted the specific interactions between the VLPs and gill glycoproteins. Furthermore, mass spectroscopy revealed the existence of unique fucosylated LacdiNAc-extended N-linked and O-linked glycans in the gill tissues, whereas beta-elimination experiments showed that MrNV-VLPs demonstrated a binding preference for N-glycans. Therefore, the results from this study highly suggested that MrNV-VLPs preferentially attach to fucosylated N-glycans in the susceptible gill tissues, and these findings could lead to the development of strategies that target virus-host surface glycan interactions to reduce MrNV infections

KEYWORDS: fucosylation, glycans, Macrobrachium rosenbergii, nodavirus, virus-like particles

Citation: Somrit M, Yu S-Y, Le Pendu J, et al.Macrobrachium rosenbergii nodavirus virus-like particles attachto fucosylated glycans in the gills of the giant freshwaterprawn. Cellular Microbiology. 2020;22:e13258. https://doi.org/10.1111/cmi.13258

RELATED SDGs: 2. ZERO HUNGER

ผู้ให้ข้อมูล: อาจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล, อาจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
แหล่งทุนวิจัย: Thailand Research Fund, Grant/ Award Number: MRG6180055-Monsicha Somrit, Research Support Grant of the Faculty of Science, Mahidol University, Srinakharinwirot University research grant: 4, Grant/Award Number: 93/2559; Srinakharinwirot University government grant: 013/2561,Franco-Thai Junior Fellowship 2018-2019,