Highlight
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
Tags: capsid maturation, dsDNA, encapsulation, IHHNV, virus-like particles
