Eiwitmantels (capsiden) van virussen worden al een tijdje gebruikt in vaccins, waarin ze fungeren als virusachtig deeltje. Maar ook in de nanobio-engineering worden ze veel gebruikt, en dan vooral de capsiden van het virus CCMV. Bolvormige structuren maken van die capsiden is onderhand gesneden koek, maar het Fins-Australisch-Nederlandse team heeft nu een manier gevonden waarmee je alternatieve structuren kunt maken van die capsiden met behulp van DNA-origami.

De onderzoekers isoleerden de capsomeren (capside-eiwitten) van het CCMV-capside om die aan de DNA-origamistructuren te koppelen. Dat gaat via elektrostatische en eiwit-eiwitinteracties. De N-terminus van een capsomeer heeft namelijk positief geladen aminozuren die een interactie aangaan met de negatief geladen fosfaatruggengraat. Als zich een eerste laagje heeft gevormd, kan die positieve staart ook weer op de negatieve vlakken van de capsomeren gaan zitten, zodat zich een dubbele eiwitlaag vormt. Ze bevestigden dit met cryo-EM (zie ook gerelateerde artikelen hieronder).

Verder lieten de onderzoekers zien dat je ook een capsidelaag kunt vormen om RNA-origami, en dat niet alleen met CCMV-eiwitten, maar ook met capsomeren afkomstig van andere virussen als het Simian-virus en een polyomavirus.

Een bijkomend voordeel van de capsidelaag op het DNA is dat de laag bescherming biedt tegen DNase. Dat biedt heel veel mogelijkheden, want DNA-origami zelf is heel gemakkelijk aan te passen en te functionaliseren. Dat laten de onderzoekers zien door er goudnanodeeltjes aan te plakken. Aan die goudnanodeeltjes kun je een scala aan andere moleculen hangen die op een bepaald moment loskomen, bijvoorbeeld als je de pH verandert waardoor de DNA-origamistructuur opengaat. Met de capsidelaag – die je met een dosis heparine kunt verwijderen – blijft je DNA-structuur inclusief bagage intact tot je het juiste seintje.

Seitz, I. et al. (2023) Nat. Nanotechnol. DOI: 10.1038/s41565-023-01443-x