Tabakmosaikvirus - TMV

Tabakmosaikviren (TMV) gehören zu den am besten charakterisierten Viren überhaupt. In den letzten Jahren sind sie zu einem beliebten Forschungsobjekt für die Nanotechnologie geworden, weil die präzise geformten, stabilen und für Mensch und Tier ungefährlichen TMV-Partikel in Pflanzen vermehrt und daraus in großen Mengen isoliert werden können.

Das natürliche TMV bildet aus seiner genomischen RNA und mehr als 2000 Hüllproteineinheiten röhrenförmige 300 nm lange Stäbchen mit einem Innen- durchmesser von 4 nm und einem Außendurchmesser von 18 nm. Einer der großen Vorteile von TMV gegenüber anderen Bio-Bausteinen ist, dass Hüllproteine und RNA nicht nur in der Pflanze (in vivo) zu Viruspartikeln assemblieren, sondern dies auch aus den Einzelkomponenten im Labor (in vitro) funktioniert. Diese Technik ermöglicht es, durch Wahl geeigneter RNA die Länge der Röhrchen zu steuern und auch neue TMV-basierte Strukturen zu erzeugen.

Neben den in der Natur vorkommenden Wildtyp-Viren können auch biotechnisch veränderte TMV-Partikel mit Amino- oder Thiolgruppen auf der Oberfläche jedes einzelnen Hüllproteins geschaffen werden. An solche Stäbchen mit hunderten reaktiver Gruppen lassen sich funktionelle Einheiten wie Fluoreszenzfarbstoffe, Peptide oder Proteine chemisch selektiv koppeln.

Im Projekthaus NanoBioMater sollen TMV-basierte Gerüststrukturen (TBS) als Additive in Hydrogele eingemischt werden, um deren physikalische Eigenschaften zu regulieren und neue Funktionen zu integrieren. Dafür sollen TBS-Oberflächen mit geeigneten aktiven Molekülen ausgerüstet werden, z.B. für biosensorische Anwendungen, mit Bindemotiven für die Zellkultur oder mit Peptiden, die als Nukleationskeime für die Biomineralisation dienen. Längerfristiges Ziel sind neuartige Biohybridmaterialien für verschiedene Anwendungsbereiche.