アデノ関連ウイルスカプシドアセンブリは、発散的で確率的です

アデノ関連ウイルス（AAV）は、遺伝子治療ベクターとしてますます使用されています。AAVSは、〜3.8メガダルトンの非エンベロープT = 1 ICOSAHEDRAL CAPSIDにゲノムをパッケージ化し、3つの異なるウイルスタンパク質（VPS）の60サブユニットで構成され、N末端のみが異なります。3つのVPすべてが細胞侵入と形質導入に役割を果たしていますが、カプシドのそれらの正確な化学量論と構造組織はとらえどころのないままです。ここでは、高解像度ネイティブ質量分析によるいくつかのAAV血清型の組成を調査します。我々のデータは、カプシドが確率的に組み立てられ、さまざまな組成のカプシドの非常に不均一な集団につながることが明らかになり、それにより、1つの豊富なVP化学量論でさえ、AAV集団全体のわずかな割合しか表しません。特定の準備のほぼすべてのAAV CapSIDには、ユニークな構成があると推定しています。実験的なネイティブMSデータに対するシミュレーションの体系的なスコアリングは、これらの治療的に重要な不均一なカプシドを特徴付ける敏感な新しい方法を提供します。

Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used as gene therapy vectors. AAVs package their genome in a non-enveloped T = 1 icosahedral capsid of ~3.8 megaDalton, consisting of 60 subunits of 3 distinct viral proteins (VPs), which vary only in their N-terminus. While all three VPs play a role in cell-entry and transduction, their precise stoichiometry and structural organization in the capsid has remained elusive. Here we investigate the composition of several AAV serotypes by high-resolution native mass spectrometry. Our data reveal that the capsids assemble stochastically, leading to a highly heterogeneous population of capsids of variable composition, whereby even the single-most abundant VP stoichiometry represents only a small percentage of the total AAV population. We estimate that virtually every AAV capsid in a particular preparation has a unique composition. The systematic scoring of the simulations against experimental native MS data offers a sensitive new method to characterize these therapeutically important heterogeneous capsids.