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Efficient Purification of Cowpea Chlorotic Mottle Virus by a Novel Peptide Aptamer

  • The cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) is a plant virus explored as a nanotechnological platform. The robust self-assembly mechanism of its capsid protein allows for drug encapsulation and targeted delivery. Additionally, the capsid nanoparticle can be used as a programmable platform to display different molecular moieties. In view of future applications, efficient production and purification of plant viruses are key steps. In established protocols, the need for ultracentrifugation is a significant limitation due to cost, difficult scalability, and safety issues. In addition, the purity of the final virus isolate often remains unclear. Here, an advanced protocol for the purification of the CCMV from infected plant tissue was developed, focusing on efficiency, economy, and final purity. The protocol involves precipitation with PEG 8000, followed by affinity extraction using a novel peptide aptamer. The efficiency of the protocol was validated using size exclusion chromatography,The cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) is a plant virus explored as a nanotechnological platform. The robust self-assembly mechanism of its capsid protein allows for drug encapsulation and targeted delivery. Additionally, the capsid nanoparticle can be used as a programmable platform to display different molecular moieties. In view of future applications, efficient production and purification of plant viruses are key steps. In established protocols, the need for ultracentrifugation is a significant limitation due to cost, difficult scalability, and safety issues. In addition, the purity of the final virus isolate often remains unclear. Here, an advanced protocol for the purification of the CCMV from infected plant tissue was developed, focusing on efficiency, economy, and final purity. The protocol involves precipitation with PEG 8000, followed by affinity extraction using a novel peptide aptamer. The efficiency of the protocol was validated using size exclusion chromatography, MALDI-TOF mass spectrometry, reversed-phase HPLC, and sandwich immunoassay. Furthermore, it was demonstrated that the final eluate of the affinity column is of exceptional purity (98.4%) determined by HPLC and detection at 220 nm. The scale-up of our proposed method seems to be straightforward, which opens the way to the large-scale production of such nanomaterials. This highly improved protocol may facilitate the use and implementation of plant viruses as nanotechnological platforms for in vitro and in vivo applications.zeige mehrzeige weniger
  • Das Cowpea Chlorotic Mottle Virus (CCMV) ist ein Pflanzenvirus, das als nanotechnologische Plattform erforscht wird. Der robuste Selbstorganisationsmechanismus seines Kapsidproteins ermöglicht die Verkapselung und gezielte Abgabe von Medikamenten. Darüber hinaus kann das Kapsid-Nanopartikel als programmierbare Plattform für die Präsentation verschiedener molekularer Komponenten verwendet werden. Im Hinblick auf künftige Anwendungen ist eine effiziente Produktion und Reinigung von Pflanzenviren von entscheidender Bedeutung. In etablierten Protokollen stellt die notwendige Ultrazentrifugation aufgrund von Kosten, schwieriger Skalierbarkeit und Sicherheitsaspekten eine erhebliche Einschränkung dar. Darüber hinaus bleibt die Reinheit des endgültigen Virusisolats oft unklar. Hier wurde ein fortschrittliches Protokoll für die Reinigung von CCMV aus infiziertem Pflanzengewebe entwickelt, wobei der Schwerpunkt auf Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Reinheit lag. Das Protokoll beinhaltet eineDas Cowpea Chlorotic Mottle Virus (CCMV) ist ein Pflanzenvirus, das als nanotechnologische Plattform erforscht wird. Der robuste Selbstorganisationsmechanismus seines Kapsidproteins ermöglicht die Verkapselung und gezielte Abgabe von Medikamenten. Darüber hinaus kann das Kapsid-Nanopartikel als programmierbare Plattform für die Präsentation verschiedener molekularer Komponenten verwendet werden. Im Hinblick auf künftige Anwendungen ist eine effiziente Produktion und Reinigung von Pflanzenviren von entscheidender Bedeutung. In etablierten Protokollen stellt die notwendige Ultrazentrifugation aufgrund von Kosten, schwieriger Skalierbarkeit und Sicherheitsaspekten eine erhebliche Einschränkung dar. Darüber hinaus bleibt die Reinheit des endgültigen Virusisolats oft unklar. Hier wurde ein fortschrittliches Protokoll für die Reinigung von CCMV aus infiziertem Pflanzengewebe entwickelt, wobei der Schwerpunkt auf Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Reinheit lag. Das Protokoll beinhaltet eine Fällung mit Polyethylenglycol (PEG 8000), gefolgt von einer Affinitätsextraktion mit einem neuartigen Peptid-Aptamer. Die Effizienz des Protokolls wurde mithilfe von Größenausschluss-Chromatographie (SEC), MALDI-TOF-Massenspektrometrie, Umkehrphasen-HPLC und Sandwich-Immunoassay validiert. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass das endgültige Eluat der Affinitätssäule eine außergewöhnliche Reinheit (98,4 %) aufweist, die durch HPLC und Detektion bei 220 nm bestimmt wurde. Die Skalierung der von uns vorgeschlagenen Methode scheint einfach zu sein, was den Weg für eine größer angelegte Produktion solcher Nanomaterialien ebnet. Dieses stark verbesserte Protokoll könnte die Verwendung und Umsetzung von Pflanzenviren als nanotechnologische Plattformen für In-vitro- und In-vivo-Anwendungen erleichtern.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Georg Tscheuschner, Marco Ponader, Christopher Raab, Prisca S. Weider, Reni Hartfiel, Jan Ole Kaufmann, Jule L. Völzke, Gaby Bosc-Bierne, Carsten PrinzORCiD, T. Schwaar, Paul Andrle, Henriette Bäßler, Khoa Nguyen, Y. Zhu, A. S. J. S. Mey, A. Mostafa, I. Bald, Michael G. WellerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Viruses
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.5 Proteinanalytik
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.8 Umweltanalytik
6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Verlagsort:Basel, Schweiz
Jahrgang/Band:15
Ausgabe/Heft:3
Aufsatznummer:697
Erste Seite:1
Letzte Seite:24
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Augenbohne; Pflanzenvirus; Schlangenbohne
Affinity chromatography; Carrier protein; Combinatorial peptide library; Commercialization; Encapsulation; Nanocarrier; Nanoparticles; Nanoscience; Peptide binder; Plant virus; Reference material; Upscaling; Vigna unguiculata
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
DOI:10.3390/v15030697
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-572645
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:03.04.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:03.04.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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