Anzucht, Aufreinigung und partielle Charakterisierung von Kleinen Virus-ähnlichen Partikeln des JC-Virus

Abstract

Virus-ähnliche Partikel sind virale Kapside ohne virusspezifische Nukleinsäuren. Sie können durch die rekombinante Expression der Strukturproteine des Virus erzeugt werden, sind frei von viralen Nukleinsäuren, damit nicht Virus-typisch pathogen und stellen ein vielversprechendes Modell im Hinblick auf Impfstoffentwicklung und Gentherapie dar. Die in dieser Arbeit verwendeten Virus-ähnlichen Partikel bestehen aus dem Hauptstrukturprotein VP1 des JC-Virus, einem Mitglied der Familie der Polyomaviren. Das Kapsid der Polyomaviren ist normalerweise aus den Strukturproteinen VP1, VP2 und VP3 aufgebaut, wobei das Hauptstrukturprotein VP1 den Aufbau bestimmt und aus 72 VP1-Pentameren die Grundstruktur des viralen Kapsids bildet. Rekombinant exprimiertes VP1 ist dadurch selbstständig in der Lage, sich zu Virus-ähnlichen Partikeln zusammenzulagern. Neben normalgroßen Virus-ähnlichen Partikeln, die mit etwa 45 nm Durchmesser die Größe des Muttervirus aufweisen, entstehen immer auch Kleine Virus-ähnliche Partikel mit einem Durchmesser von 20 - 25 nm, welche im Speziellen das Untersuchungsobjekt dieser Arbeit darstellen. Sie konnten durch einen Cäsiumchloridgradienten in der Fraktion der Dichte 1,31 g/mL angereichert werden. Neben der Elektronenmikroskopie als üblicher Nachweismethode konnte in dieser Arbeit eine native Gelelektrophorese, die zwischen Kleinen und normalgroßen Virus-ähnlichen Partikel zu differenzieren vermag, entwickelt werden. Weiterhin konnten die Kleinen Virus-ähnlichen Partikel unter calciumarmen und reduzierenden Bedingungen in ihre Grundbausteine, sogenannte VP1-Pentamere, dissoziiert und damit demonstriert werden, dass sie sich in dieser Eigenschaft analog zu den normalgroßen Virus-ähnlichen Partikeln verhalten. Darüberhinaus gelang es unter Zugabe von Nukleinsäuren die Kleinen Virus-ähnlichen Partikel mit einem Dissoziations- und einem folgenden Reassoziationsprozess in normalgroße Virus-ähnliche Partikel zu überführen. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Hinblick auf eine industrielle Produktion von Virus-ähnlichen Partikeln von Bedeutung. Kleine Virus-ähnlichen Partikel müssen so nicht als Verunreinigung von normalgroßen Virus-ähnlichen Partikeln angesehen werden und können den gleichen Aufreinigungsprozess durchlaufen. Zusätzlich ist für die Kleinen Virus-ähnlichen Partikel durch ihre geringe Größe auch später eine eigenständige Verwendung beispielsweise als Transportprotein für Wirkstoffe denkbar.