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Le virus de la marbrure du niébé (CPMV) a été la particule virale la plus étudiée dans le cadre d’un étalage polyvalent utilisant la conjugaison chimique. Le CPMV, de la famille des Comoviridae, est un virus non enveloppé avec un génome à ARN simple brin en deux parties (tableau 1). Chacune des deux molécules d’ARN génomique est encapsidée séparément dans des particules de virus individuelles avec des structures de capside identiques (co-cristallisantes). Le produit du gène ARN 1 code pour la machinerie de réplication et est la plus grande des deux molécules d’ARN. L’ARN 2 code à la fois les protéines de capside et de mouvement (Lomonossoff et Johnson 1991, Stauffacher et al., 1987). L’encapsidation des deux molécules d’ARN de taille différente donne lieu à des particules de densités légèrement différentes, que l’on peut séparer en utilisant des gradients de saccharose ou de chlorure de césium, et sont par conséquent désignées sous le nom de compositions de milieu et de fond. Les capsides dépourvues d’ARN (qui constituent moins de 5% des particules de CPMV naturel) ont la densité la plus faible et sont appelées composants supérieurs (Bruening et Agrawal, 1967). Compte tenu de l’abondance relative de ces composants, le poids moléculaire moyen du CPMV isolé de son hôte (Vigna unguiculata) est de 5.6×106 daltons. Des clones infectieux de l’ARN 1 et de l’ARN 2 sont disponibles, et permettent de réaliser des mutations dirigées vers le site ou des insertions peptidiques dans les protéines de capside (Dessens et Lomonossoff, 1993, Lomonossoff 1996, Lin et al., 1996). Il est nécessaire d’avoir des copies d’ADNc à la fois de l’ARN1 (pCP1) et de l’ARN2 (pCP2) pour qu’une infection soit produite dans les plantes.

Table 1  Statistiques vitales sur le virus de la marbrure de niébé 

 

      Capsid protein  
  No. of nucleo-   No. of amino  
RNA tides MW acids MW
RNA 1 5889 2.01×106 L subunit        374 41,249
RNA 2 3481 1.22×106 S subunit         213 23,708
Virus components RNA MW    
Top None 3.94×106    
Middle RNA 2 5.16×106    
Bottom RNA 1 5.98×106    

Les protéines de la capside du CPMV

Les protéines de revêtement de la capside de CPMV sont produites sous la forme d’un polypeptide de fusion qui est séparé par clivage protéolytique, générant la petite sous-unité de 23 kDa et la grande sous-unité de 41 kDa. Soixante copies des deux grandes et petites sous-unités se réunissent pour former une capside icosaédrique qui entoure l’ARN génomique. La structure cristalline initiale a été observée à une résolution de 3,5 Å (Stauffacher et al., 1987) puis plus tard raffinée à une résolution de 2,8 Å (Lin et al., 1999). Les capsides de CPMV ont un diamètre moyen de 30 nm, avec une épaisseur de capside de seulement 12 Å. La topologie de surface de la capside du CPMV est caractérisée par des protubérances aux axes de symétrie cinq et trois et une vallée au double axe de symétrie (figure 3).

La structure secondaire de la capside CPMV est dominée par des domaines β-sandwich non homologue, deux dans la grande sous-unité et un dans la petite sous-unité. Les capsides CPMV ont un réseau de surface pseudo-T = 3, dans lequel chaque domaine β-sandwich occupe la position spatialement équivalente dans une capside T = 3. Le seul domaine de la petite sous-unité se regroupe autour de l’axe de symétrie quintuple, alors que les deux domaines de la grande sous-unité sont regroupés au double axe de symétrie (figure 3). Ce type d’information structurale détaillée est essentiel pour comprendre comment l’environnement local d’un acide aminé affecte sa réactivité et est la principale raison pour laquelle seules les particules de virus qui ont été caractérisées par la cristallographie des rayons X ont été choisies pour l’exploitation chimique.

Propriétés physiques du CPMV

Le CPMV présente également la plupart des autres caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessus pour les virus chimiquement adaptés. Comme le virus se propage efficacement dans les plantes, la mise à l’échelle est relativement facile: on peut isoler des quantités de particules de gramme à partir d’un kilogramme de tissu de feuille infecté (Lomonossoff et Johnson, 1991). Les particules de virus CPMV sont assez stables dans une large gamme de conditions de pH et de température; par exemple, les particules de CPMV restent inchangées à 60 ° C pendant au moins 1 h et les capsides restent stables dans un intervalle de pH de 2 à 12 (Virudachalam et Harrington, 1985). En plus du faible pourcentage de capsides dépourvu d’ARN produit pendant l’infection, il est possible de faire des capsides vides de CPMV en hydrolysant l’ARN (Ochoa et al., 2006). Des méthodes d’attachements covalents aux surfaces intérieure et extérieure du CPMV sont donc utiles pour conférer les fonctions souhaitées à cette plate-forme de départ robuste.

Figure. Structure du Virus de la marbrure de niébé  (Shepherd et al., 2006, Lin et al., 1999): modèle de remplissage 3D montrant la surface extérieure (petite sous-unité en bleu et les domaines de la sous-unité en vert et rouge) ; b surface intérieure; c unité asymétrique de CPMV (petite sous-unité en bleu, grande sous-unité en vert); d organisation de la sous-unité, avec l’unité asymétrique décrite en rouge; deux axes de symétrie de l’icosaèdre (double ovale bleu), triple (triangle bleu) et quintuple (pentagone bleu)

 

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