RU2439155C1 - NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING - Google Patents
NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439155C1 RU2439155C1 RU2010120197/10A RU2010120197A RU2439155C1 RU 2439155 C1 RU2439155 C1 RU 2439155C1 RU 2010120197/10 A RU2010120197/10 A RU 2010120197/10A RU 2010120197 A RU2010120197 A RU 2010120197A RU 2439155 C1 RU2439155 C1 RU 2439155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lcrv
- polypeptide
- petv
- immunogenic
- immunogenic polypeptide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению иммуногенного полипептида, обеспечивающего формирование иммунного протективного ответа против инфекции, вызываемой Yersinia pestis.The invention relates to biotechnology, in particular to the production of an immunogenic polypeptide that provides the formation of an immune protective response against infection caused by Yersinia pestis.
Специфическая профилактика особо опасных инфекций бактериальной этиологии, в частности чумы, обусловлена напряженной эпидемиологической ситуацией, обусловленной наличием на территории России активных природных очагов чумы, возможностью завоза инфекции из-за рубежа, а также реальной угрозой биотерроризма - причин, способных вызывать эпидемические проявления чрезвычайного характера. В настоящее время в Российской Федерации для специфической профилактики чумы применяются живые вакцины, разработанные в середине прошлого века и характеризующиеся значительной реактогенностью. Обладая наибольшей протективностью, живые вакцины дешевы в производстве, однако из-за присутствия значительного количества "балластных" компонентов вызывают высокую антигенную нагрузку на организм, усиление аллергических реакций и недостаточно эффективны для проведения ревакцинаций. Этих недостатков лишены, в частности, химические (субъединичные, молекулярные) вакцины, которые позволяют за счет введения в их состав только иммунодоминантных антигенов значительно снизить реактогенность препарата в целом; эффективны для ревакцинации; могут быть использованы на фоне экстренной профилактики антибиотиками; исключают возможность возникновения инфекционного процесса у лиц с нарушениями иммунного статуса.The specific prophylaxis of especially dangerous infections of bacterial etiology, in particular of the plague, is caused by a tense epidemiological situation, due to the presence of active natural foci of plague on the territory of Russia, the possibility of introducing infection from abroad, and also the real threat of bioterrorism - causes that can cause epidemic manifestations of an emergency nature. Currently, in the Russian Federation, for specific prophylaxis of plague, live vaccines are used, developed in the middle of the last century and characterized by significant reactogenicity. Having the greatest protection, live vaccines are cheap to manufacture, however, due to the presence of a significant number of "ballast" components, they cause a high antigenic load on the body, an increase in allergic reactions, and are not effective enough for revaccinations. These shortcomings are deprived, in particular, of chemical (subunit, molecular) vaccines, which allow the introduction of only immunodominant antigens to significantly reduce the reactogenicity of the drug as a whole; effective for revaccination; can be used against the background of emergency antibiotic prophylaxis; exclude the possibility of an infectious process in people with impaired immune status.
Известно, что иммунизация животных живыми бактериями Y. pestis, продуцирующими V антиген [1], а также очищенным нативным [2] либо рекомбинантным [3] V антигеном приводила к индукции антительного ответа и защищала мышей от заражения вирулентным штаммом возбудителя чумы.Immunization of animals with live Y. pestis bacteria producing the V antigen [1], as well as a purified native [2] or recombinant [3] V antigen, is known to lead to an antibody response and protect mice from infection with a virulent strain of the plague pathogen.
V антиген (LcrV), один из "классических" факторов патогенности Y. pestis, кодируется геном IcrV в составе оперона IcrGVH [4], расположенного на плазмиде кальцийзависимости pCad (pCD1, pVW, pYV или pLcr), присутствующей у всех патогенных для человека йерсиний [5], был впервые описан T.W. Burrows [6]. V антиген продуцируют и два других патогенных для человека представителя рода Yersinia: Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica [5]. Установлено, что продукция V антигена коррелирует с вирулентностью Yersinia spp. [7]. Мутация по гену IcrV вела к утрате вирулентности [8]. V антиген регулирует секрецию цитотоксических Yop белков [9], ингибирует хемотаксис нейтрофилов [10], обладает иммуносупрессивным действием [11]. Механизм иммуносупрессивного действия V антигена заключается в прямой стимуляции синтеза противовоспалительного цитокина, интерлекина-10 (IL-10), приводящего к общему ингибированию противоспалительных цитокинов [12].V antigen (LcrV), one of the “classical” pathogenicity factors of Y. pestis, is encoded by the IcrV gene in the IcrGVH operon [4], located on the calcium-dependent plasmid pCad (pCD1, pVW, pYV or pLcr) present in all yersinia pathogenic to humans [5] was first described by TW Burrows [6]. The V antigen is also produced by two other pathogens of the genus Yersinia: Y. pseudotuberculosis and Y. enterocolitica [5]. The production of V antigen was found to correlate with the virulence of Yersinia spp. [7]. Mutation of the IcrV gene led to a loss of virulence [8]. V antigen regulates the secretion of cytotoxic Yop proteins [9], inhibits neutrophil chemotaxis [10], and has an immunosuppressive effect [11]. The mechanism of the immunosuppressive action of the V antigen is to directly stimulate the synthesis of the anti-inflammatory cytokine, interlekin-10 (IL-10), leading to a general inhibition of anti-inflammatory cytokines [12].
V антиген представляет собой белок, включающий 326 аминокислотных остатка (а.о.), что соответствует молекулярному весу в 37,2 кДа [13]. Полипептид образует смесь мономеров, димеров с молекулярной массой 85-95 кДа и тетрамеров [14]. Эксперименты с использованием масс-спектрометрии определили молекулярную массу димеров - 75 кДа [2]. Температурное воздействие (45°С, 20 час) стимулировало возрастание количества димеров [15]. Установлено, что олигомерные формы LcrV обладают большей протективной способностью [16] и стимулируют TLR2 (Toll-like receptor 2) опосредованного иммунного ответа [14].V antigen is a protein including 326 amino acid residues (aa), which corresponds to a molecular weight of 37.2 kDa [13]. The polypeptide forms a mixture of monomers, dimers with a molecular weight of 85-95 kDa and tetramers [14]. Experiments using mass spectrometry determined the molecular weight of the dimers - 75 kDa [2]. The temperature effect (45 ° C, 20 hours) stimulated an increase in the number of dimers [15]. It is found that oligomeric forms have greater LcrV protective ability [16] and stimulate TLR2 (T oll- l ike receptor 2) mediated immune response [14].
Известна рекомбинантная плазмида, кодирующая синтез V антигена, вызывающего защитный эффект в отношении действия Y. pestis [17]. Однако IcrV гены Yersinia spp. кодирует различные варианты полипептида LcrV [18], отличающиеся друг от друга по аминокислотной последовательности [19]. Аминокислотные последовательности V антигенов Yersinia spp. делятся на семь классов, один из которых составляют последовательности LcrV Y. pestis и Y. pseudotuberculosis, остальные принадлежат штаммам Y. enterocolitica. Установлена взаимосвязь между структурой отдельных классов V антигена Y. enterocolitica и вирулентностью продуцирующих их штаммов этого микроорганизма [20].Known recombinant plasmid encoding the synthesis of V antigen, causing a protective effect against the action of Y. pestis [17]. However, the IcrV genes of Yersinia spp. encodes various variants of the LcrV polypeptide [18], which differ from each other in amino acid sequence [19]. Amino acid sequences of V antigens of Yersinia spp. are divided into seven classes, one of which is the sequence LcrV Y. pestis and Y. pseudotuberculosis, the rest belong to strains of Y. enterocolitica. A relationship was established between the structure of individual classes of V antigen Y. enterocolitica and the virulence of the strains of this microorganism producing them [20].
Для V антигена Y. pestis была показана высокая консервативность гена IcrV в штаммах основного подвида [21]. Штаммам Y. pestis неосновных подвидов свойственен полиморфизм гена IcrV [22], выявленный в основном в четырех так называемых "горячих точках" [23], соответствующих аминокислотным остаткам 18, 72, 273 и 324-326. Согласно результатам трехмерного моделирования на основе этих данных, такая локализация не оказывает значительного влияния на структуру белка и, как следствие, не приводит к изменению химических и физических свойств молекулы [23].For the V antigen of Y. pestis, a high conservativeness of the IcrV gene in strains of the main subspecies was shown [21]. The Y. pestis strains of minor subtypes are characterized by the IcrV gene polymorphism [22], which was detected mainly in four so-called “hot spots” [23], corresponding to
Нативный V антиген чувствителен к действию бактериальных протеаз, что ведет к его низкому выходу при выделении из клеток йерсиний [24]. Для решения этой проблемы были сконструированы устойчивые к протеолизу "слитные" белки: протеин A-V антиген или глютатион-S-трансфераза-V антиген. Существенным недостатком этого способа является необходимость протеолитического расщепления предшественника иммуногенного пептида и введение дополнительного этапа удаления отщепленного пептида-носителя. Глютатион-S-трансферазу отрезают от последовательности слитного белка с помощью фактора Ха [25]. Использование в процессе очистки фактора Ха является серьезным ограничением в применении полученного подобным образом иммуногенного полипептида в качестве компонента вакцины для людей, так как фактор Ха получают из организма быков, а для его активации используют яд гадюки Рассела.The native V antigen is sensitive to the action of bacterial proteases, which leads to its low yield upon isolation of yersinia from cells [24]. To solve this problem, fusion proteins resistant to proteolysis were designed: protein A-V antigen or glutathione-S-transferase-V antigen. A significant drawback of this method is the need for proteolytic cleavage of the immunogenic peptide precursor and the introduction of an additional step for removing the cleaved carrier peptide. Glutathione S-transferase is cut off from the fusion protein sequence using factor XA [25]. The use of factor Xa in the purification process is a serious limitation in the use of the immunogenic polypeptide obtained in this way as a component of the vaccine for humans, since factor Xa is obtained from the body of the bulls, and the Russell viper venom is used to activate it.
Известен способ получения иммуногенного полипептида методом аффинной хроматографии на носителях с иммобилизованными металлохелатными группами, в основе которого лежит химическое сродство генетически модифицированной последовательности иммуногенного полипептида к ионам двухвалентных металлов, акцепторов координационной связи, возникающее в результате введения дополнительной полигистидиновой вставки в полипептид. Прочность новообразованной координационной связи: ион двухвалентного металла (Ni++) - полигистидин (His)6 достаточна для того, чтобы удерживать целевой белок на колонке при промывке последней различными буферными растворами, в том числе, в денатурированном состоянии, например, в присутствии концентрированных растворов мочевины или хлористого гуанидина. Освобождение связанного белка с колонки индуцируют перераспределением координационных связей после введения сильных хелатирующих веществ в элюционный буфер. Это позволяет провести одноэтапную очистку белка, пригодного для иммунизации животных [26].There is a method of producing an immunogenic polypeptide by affinity chromatography on carriers with immobilized metal chelate groups, which is based on the chemical affinity of a genetically modified immunogenic polypeptide sequence for divalent metal ions, coordination bond acceptors resulting from the introduction of an additional polyhistidine insert into the polypeptide. The strength of the newly formed coordination bond: divalent metal ion (Ni ++ ) - polyhistidine (His) 6 is sufficient to keep the target protein on the column when washing the latter with various buffer solutions, including in the denatured state, for example, in the presence of concentrated solutions urea or guanidine chloride. The release of bound protein from the column is induced by the redistribution of coordination bonds after the introduction of strong chelating agents into the elution buffer. This allows one-step purification of a protein suitable for immunization of animals [26].
Главными недостатками этого способа является, во-первых, вынужденная генетическая модификация V антигена, увеличивающая его первичную последовательность, по крайней мере, на 6 аминокислотных остатков. Во-вторых, необходимость введения в первичную последовательность сайта для последующего специфического протеолитического отщепления (His)6. В-третьих необходимость дополнительных этапов очистки продуктов протеолиза.The main disadvantages of this method is, firstly, the forced genetic modification of the V antigen, increasing its primary sequence by at least 6 amino acid residues. Secondly, the need to introduce a site into the primary sequence for subsequent specific proteolytic cleavage of (His) 6 . Thirdly, the need for additional stages of purification of proteolysis products.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения иммуногенного полипетида из клеток Е. coli, первичная последовательность которого полностью идентична природному. В этом случае клетки Е. coli разрушают давлением, центрифугируют и выделяют V антиген из надосадочной фракции с помощью стандартных хроматографических этапов [27]. Первоначально из надосадочной фракции удаляют часть балластных белков осаждением 1 М сернокислым аммонием. Осветленную центрифугированием фракцию пропускают через колонку с фенил-сефарозой и последовательно элюируют связанные белки нисходящим линейным градиентом сернокислого аммония. Фракции, содержащие целевой белок, объединяют и удаляют сернокислый аммоний исчерпывающим диализом. Второй этап выделения проводят по заряду на хроматографической колонке с ДЕАЕ-сефарозой, с которой белки элюируют буферным раствором с возрастающей концентрацией хлористого натрия. Полученные фракции элюата объединяют, концентрируют и подвергают дополнительной очистке с использованием высокоэффективной гель-эксклюзивной хроматографии на колонке «Hiprep Superdex 75» (26/60).Closest to the proposed method is a method for producing an immunogenic polypetide from E. coli cells, the primary sequence of which is completely identical to the natural one. In this case, E. coli cells are destroyed by pressure, centrifuged and V antigen is isolated from the supernatant fraction using standard chromatographic steps [27]. Initially, part of the ballast proteins is removed from the supernatant by precipitation with 1 M ammonium sulfate. The fraction clarified by centrifugation was passed through a phenyl-sepharose column and the bound proteins were eluted sequentially with a downward linear gradient of ammonium sulfate. The fractions containing the target protein are combined and removed with ammonium sulfate by exhaustive dialysis. The second stage of isolation is carried out by charge on a chromatographic column with DEAE-Sepharose, with which the proteins elute with a buffer solution with an increasing concentration of sodium chloride. The resulting eluate fractions were combined, concentrated and further purified using high performance gel exclusive chromatography on a Hiprep Superdex 75 column (26/60).
Главным недостатком этого способа является несоответствие друг другу этапов хроматографической очистки, вынуждающее авторов вводить промежуточные длительные подготовительные этапы. Кроме того, в основную схему включена гель-эксклюзивная хроматография на колонке «Hiprep Superdex 75», которая обладает низкой производительностью, что приводит к 20-кратному разбавлению конечного препарата очищенного белка.The main disadvantage of this method is the mismatch of the steps of chromatographic purification, forcing the authors to introduce intermediate lengthy preparatory steps. In addition, gel-exclusive chromatography on a Hiprep Superdex 75 column is included in the main scheme, which has low productivity, which leads to a 20-fold dilution of the final purified protein preparation.
Задачей настоящего изобретения является получение нового иммуногенного полипептида, перспективного для разработки новой субъединичной чумной вакцины с повышенной иммуногенностью.The present invention is to obtain a new immunogenic polypeptide, promising for the development of a new subunit plague vaccine with increased immunogenicity.
Для решения поставленной задачи:To solve the problem:
- предложена нуклеотидная последовательность, кодирующая иммуногенный полипептид LcrV(G113), приведеная на фиг.2;- the proposed nucleotide sequence encoding the immunogenic LcrV polypeptide (G113), shown in figure 2;
- сконструирована рекомбинантная плазмидная ДНК pETV-I-3455, имеющая размер 6538 п.н., кодирующая иммуногенный полипептид LcrV(G113) и состоящая из следующих элементов: репликона плазмиды pBR322, гена β-лактамазы, определяющего устойчивость к ампициллину, T7 - промотора, lac-оператора, f1-репликона и фрагмента ДНК, фланкированного сайтами для рестриктаз NdeI и HindIII, кодирующего синтез белка LcrV(G113), начинающегося с инициирующего ко дона ATG;- designed recombinant plasmid DNA pETV-I-3455, having a size of 6538 bp, encoding an immunogenic LcrV polypeptide (G113) and consisting of the following elements: replicon of plasmid pBR322, β-lactamase gene that determines resistance to ampicillin, T7 promoter, a lac operator, an f1 replicon, and a DNA fragment flanked by restriction enzyme sites NdeI and HindIII, encoding the synthesis of the LcrV protein (G113), starting with the ATG initiation codon;
- предложен рекомбинантный штамм бактерий Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - продуцент иммуногенного полипептида LcrV(Gl13);- proposed a recombinant strain of bacteria E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455 - producer of the immunogenic LcrV polypeptide (Gl13);
- разработан способ получения рекомбинантного полипетида LcrV(G113) при культивировании штамма Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455, отличающийся тем, что культивируемые клетки разрушают в буферном растворе ультразвуком, причем выделение начинают с этапа гель-проникающей хроматографии с использованием носителя TSK HW-40 и завершают последовательно анионообменной и гидрофобной хроматографией;- a method has been developed for the preparation of recombinant LcrV polypetide (G113) by culturing E. coli strain BL21 (DE3) / pETV-I-3455, characterized in that the cultured cells are destroyed in a buffer solution by ultrasound, and the selection begins with gel permeation chromatography using carrier TSK HW-40 and complete sequentially with anion exchange and hydrophobic chromatography;
- предложен иммуногенный полипептид LcrV(G113), продуцируемый рекомбинантным штаммом Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455, имеющий аминокислотную последовательность, приведенную на фиг.3, в которой произведена замена триптофана в позиции 113 (W113) на глицин.- proposed immunogenic LcrV polypeptide (G113) produced by a recombinant E. coli strain BL21 (DE3) / pETV-I-3455, having the amino acid sequence shown in figure 3, in which the tryptophan at position 113 (W113) was replaced by glycine.
Мы установили, что замена триптофана на глицин в аминокислотной последовательности LcrV(G113) приводит к утрате локальных гидрофобных и водородных связей, дестабилизации петли 108-112 и изменению ее структуры и, как следствие, структуры всего белка, что, в свою очередь, ведет к изменению физических свойств молекулы - гидрофобности, устойчивости к протеолизу, способности к агломерации. Повышенная агломерирующая способность LcrV(G113) коррелирует с увеличением его иммуногенности и протективной активности, что в настоящем изобретении подтверждается существенным усилением защиты от инфекции, вызванной Y. pestis, за счет введения достаточного количества иммуногенного полипептида LcrV(G113) на подходящем носителе.We found that replacing tryptophan with glycine in the amino acid sequence LcrV (G113) leads to the loss of local hydrophobic and hydrogen bonds, destabilization of the 108-112 loop and a change in its structure and, as a consequence, the structure of the whole protein, which, in turn, leads to a change in the physical properties of the molecule — hydrophobicity, resistance to proteolysis, and the ability to agglomerate. The increased agglomerating ability of LcrV (G113) correlates with an increase in its immunogenicity and protective activity, which is confirmed in the present invention by a significant increase in protection against infection caused by Y. pestis, by introducing a sufficient amount of the immunogenic LcrV (G113) polypeptide on a suitable carrier.
В процессе изучения физико-химических и биологических свойств улучшенного иммуногенного полипептида LcrV(G113), мы установили, что:In the process of studying the physicochemical and biological properties of the improved immunogenic LcrV polypeptide (G113), we found that:
- Антиген LcrV(G113) проявляет выраженную способность к агломерации. При проведении денатурирующего электрофореза в нередуцирующих условиях до 50% белка располагалось в полосе, соответствующей димерной форме.- The antigen LcrV (G113) shows a pronounced ability to agglomerate. When conducting denaturing electrophoresis under non-reducing conditions, up to 50% of the protein was located in the band corresponding to the dimeric form.
- Ограниченый протеолиз V антигенов с различной аминокислотной последовательностью сопровождается появлением различных протеолитических фрагментов, молекулярные массы которых зависели от природы антигена и продолжительности протеолиза.- Limited proteolysis of V antigens with different amino acid sequences is accompanied by the appearance of various proteolytic fragments, the molecular weights of which depended on the nature of the antigen and the duration of proteolysis.
- Полученный нами полипептид LcrV(G113) вызывает более выраженный иммунный ответ у животных по сравнению с другими исследованными структурными вариантами белка LcrV. У животных, вакцинированных LcrV(G113), титры антител достигали 1:254000, а индекс иммунитета (отношение величины LD50, рассчитанной для вакцинированных животных, к аналогичному показателю, рассчитанному для интактных животных) составил 5,7×105, в то время как иммунизация неагломерирующими структурными вариантами белка LcrV(W113) индуцировала низкие титры антител (1:16000) и практически не защищала мышей от заражения. Отсутствие выраженной антитело-индуцирующей и протективной активностей у большинства исследованных нами типов LcrV позволяет предположить, что в публикациях зарубежных исследователей опущено "ноу-хау", позволяющее на стадии подготовки вакцинного препарата повысить степень агломерации входящего в его состав белка. При заражении животных вирулентным штаммом Y. pestis полипептид LcrV(G113) обладал значительно более высокими протективными свойствами по сравнению с другими структурными вариантами LcrV - LcrV(W113) и LcrV(E113). Предлагается рассматривать LcrV(G113) в качестве перспективного кандидата для разработки новой субъединичной чумной вакцины с повышенной иммуногенностью.- Our obtained LcrV polypeptide (G113) induces a more pronounced immune response in animals compared to other structural variants of the LcrV protein studied. In animals vaccinated with LcrV (G113), antibody titers reached 1: 254000, and the immunity index (ratio of LD 50 calculated for vaccinated animals to the same indicator calculated for intact animals) was 5.7 × 10 5 , while how immunization with non-agglomerating structural variants of the LcrV protein (W113) induced low antibody titers (1: 16000) and practically did not protect mice from infection. The absence of pronounced antibody-inducing and protective activities in most of the LcrV types studied by us suggests that the know-how was omitted in the publications of foreign researchers, which makes it possible to increase the degree of agglomeration of the protein included in its composition at the stage of preparation of the vaccine. When animals were infected with a virulent strain of Y. pestis, the LcrV (G113) polypeptide had significantly higher protective properties compared to other structural variants of LcrV - LcrV (W113) and LcrV (E113). It is proposed to consider LcrV (G113) as a promising candidate for the development of a new subunit plague vaccine with increased immunogenicity.
Предлагаемый штамм бактерий Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 характеризуется следующими признаками.The proposed bacterial strain E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455 is characterized by the following features.
Морфологические признаки. По этим признакам штамм-продуцент рекомбинантного белка LcrV(G113) не отличается от исходного штамма Е. coli BL21(DE3), не содержащего плазмиду рЕТV-1-3455.Morphological signs. According to these characteristics, the producer strain of the recombinant protein LcrV (G113) does not differ from the original E. coli strain BL21 (DE3), which does not contain the plasmid pETV-1-3455.
Культуральные признаки. По культуральным признакам штамм-продуцент рекомбинантного белка LcrV(G113) не отличается от исходного штамма Е. coli BL21(DE3), не содержащего целевую плазмиду.Cultural signs. According to cultural characteristics, the producer strain of the recombinant protein LcrV (G113) does not differ from the original E. coli strain BL21 (DE3) that does not contain the target plasmid.
Устойчивость к антибиотикам. Клетки штамма-продуцента рекомбинантного белка LcrV(G113) проявляют устойчивость к ампициллину, обусловленную наличием целевой плазмиды.Antibiotic resistance. The cells of the producer strain of the recombinant protein LcrV (G113) show resistance to ampicillin, due to the presence of the target plasmid.
Существенным отличием штамма Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 является то, что он обеспечивает синтез полипептида LcrV(G113), обладающего свойствами иммуногенного антигена с уровнем продукции растворимой формы целевого белка до 120 мг/л.A significant difference between the strain E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455 is that it provides the synthesis of the LcrV polypeptide (G113), which has the properties of an immunogenic antigen with a soluble form of the target protein producing up to 120 mg / L.
Штамм Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 депонирован в коллекции микроорганизмов ФГУН ГНЦ ПМБ, каталожный номер В-6527.The strain E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455 was deposited in the collection of microorganisms of the Federal State Institution of Science and Science of the Russian Academy of Medical Sciences, catalog number B-6527.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.
Фиг.1. - Схема организации рекомбинантной плазмиды pETV-I-3455, где: LcrV -клонированный фрагмент, включающий полный ген белка LcrV(G113); уникальные сайты эндонуклеаз рестрикции - HindIII и NdeI, использованные при создании данной конструкции; Т7 - промотор, присутствующий в рекомбинантной плазмиде; 1acI - ген β-лактамазы, обеспечивающий трансформированным бактериальным клеткам устойчивость к ампициллину.Figure 1. - Organization scheme of the recombinant plasmid pETV-I-3455, where: LcrV is a cloned fragment comprising the complete gene of the LcrV protein (G113); unique sites of restriction endonucleases - HindIII and NdeI, used to create this construct; T7 is the promoter present in the recombinant plasmid; 1acI is a β-lactamase gene that provides transformed bacterial cells with ampicillin resistance.
Фиг.2. Нуклеотидная последовательность гена IcrV, кодирующего синтез иммуногенного полипептида LcrV(G113).Figure 2. The nucleotide sequence of the IcrV gene encoding the synthesis of the immunogenic LcrV polypeptide (G113).
Фиг.3. Аминокислотная последовательность иммуногенного полипептида LcrV(G113).Figure 3. Amino acid sequence of the immunogenic LcrV polypeptide (G113).
Фиг.4. Сравнение последовательностей генов IcrV различных штаммов Y. pestis.Figure 4. Comparison of the sequences of IcrV genes of different strains of Y. pestis.
Фиг.5. Сравнение аминокислотных последовательностей белка LcrV из разных штаммов Y. pestis.Figure 5. Comparison of the amino acid sequences of the LcrV protein from different strains of Y. pestis.
Фиг.6. Электрофоретический анализ V антигенов после термообработки.6. Electrophoretic analysis of V antigens after heat treatment.
Фиг.7. Электрофоретический анализ частичного трипсинолиза V антигенов.7. Electrophoretic analysis of partial trypsinolysis of V antigens.
Фиг.8. Титры антител в сыворотках мышей после иммунизации.Fig. 8. Antibody titers in mouse sera after immunization.
Для лучшего понимания сущности изобретения ниже следуют подробные примеры его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые таблицы и рисунки.For a better understanding of the invention, the following are detailed examples of its specific implementation with reference to the attached tables and figures.
Пример 1.Example 1
СИКВЕНС, АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ.SEQUENCE, AMINO ACID COMPOSITION.
Для определения нуклеотидной последовательности гена IcrV Y. pestis используют прямой метод секвенирования без предварительного клонирования геномных фрагментов ДНК. Определяют нуклеотидную последовательность открытой рамки считывания (ORF) гена IcrV штамма Y. pestis И-3455 subsp. altaica. Определение нуклеотидной последовательности проводят на приборе ABI Applied Biosistems с использованием секвенирующих олигонуклеотидных праймеров, комплементарных нуклеотидной последовательности генов IcrG (Forward I primer), IcrV (Forward 2 inside primer), sycD (Reverse primer).To determine the nucleotide sequence of the Y. pestis IcrV gene, a direct sequencing method is used without prior cloning of genomic DNA fragments. The nucleotide sequence of the open reading frame (ORF) of the IcrV gene of strain Y. pestis I-3455 subsp is determined. altaica. The nucleotide sequence is determined using an ABI Applied Biosistems instrument using sequencing oligonucleotide primers complementary to the nucleotide sequence of the IcrG (Forward I primer), IcrV (Forward 2 inside primer), sycD (Reverse primer) genes.
На основании полученного сиквенса определяют аминокислотную последовательность белка LcrV(G113), используемую в дальнейшем для разработки трехмерной модели LcrV(G113) и прогнозирования его физико-химических и биологических свойств (фиг.3).Based on the obtained sequence, the amino acid sequence of the LcrV protein (G113) is determined, which is further used to develop a three-dimensional model of LcrV (G113) and to predict its physicochemical and biological properties (Fig. 3).
На рисунках (фиг.4 и 5) представлены результаты сравнения нуклеотидных и аминокислотных последовательностей из различных штаммов Y. pestis.The figures (figures 4 and 5) show the results of comparing nucleotide and amino acid sequences from different strains of Y. pestis.
Пример 2.Example 2
КОСТРУИРОВАНИЕ ПЛАЗМИДЫ.CONSTRUCTION OF PLASMIDES.
Плазмиду pETV-I-3455 конструют в результате следующих манипуляций: амплификация гена lcrV(9Sl н.п.) в ПЦР на матрице суммарной ДНК штамма Y. pestis I-3455 с использованием клонирующих праймеров "Forward 3 и Reverse 2", рестрикция ПЦР-фрагмента эндонуклеазами NdeI и HindIII, лигирование его с рестрицированной эндонуклеазами NdeI и HindIII векторной ДНК, под контроль Т7lас-промотора в векторе рЕТ32b(+), трансформация клеток реципиентного штамма; селекция на среде, содержащей 50 мкг/мл ампициллина. Отобранные рекомбинантные клоны Е. coli проявляют максимальную продукцию белка после 3 ч индукции 1 мМ изопропил-β-D-тиогалактопиранозид (ИПТГ), причем целевой белок составляет не менее 50% всех клеточных белков штамма-продуцента.Plasmid pETV-I-3455 was established as a result of the following manipulations: amplification of the lcrV gene (9Sl n.p.) in PCR on the total DNA matrix of strain Y. pestis I-3455 using the
Секвенирующие праймеры:Sequencing primers:
Forward I primerForward i primer
5' - cag cct caac atc cct acga5 '- cag cct caac atc cct acga
Forward 2 inside primerForward 2 inside primer
5' - gca aaa tgg cat caa gcg ag5 '- gca aaa tgg cat caa gcg ag
Reverse primerReverse primer
5' - tag ttc ccc ctc ctt tta gg-3'5 '- tag ttc ccc ctc ctt tta gg-3'
Клонирующие праймеры:Cloning primers:
Forward 3Forward 3
5'- gg cat atg att aga gcc tac gaa c-3'5'- gg cat atg att aga gcc tac gaa c-3 '
Reverse 2
5' - aa aag ctt gtc tgt cgt ctc ttg ttg c-3'5 '- aa aag ctt gtc tgt cgt ctc ttg ttg c-3'
Фиг.2 представляет нуклеотидную последовательность гена IcrV Y. pestis, размером 981 п.н., которая кодирует синтез иммуногенного полипептида LcrV(Gl 13).Figure 2 represents the nucleotide sequence of the Y. pestis IcrV gene,
Пример 3Example 3
ПОЛУЧЕНИЕ ШТАММА-ПРОДУЦЕНТА УЛУЧШЕННОГО ИММУНОГЕННОГО ПОЛИПЕПТИДА LcrV(G113).OBTAINING A STRAIN PRODUCER OF IMPROVED IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV (G113).
Штамм-продуцент иммуногенного полипептида LcrV(G113) конструируют на основе протеазодефицитного штамма Е. coli BL21(DE3) [F- ompT hsdSB (rB - mB -) gal dcm (DE3)], несущего ген Т7 РНК полимеразы под контролем ИПТГ-индуцибельного lacUV5 промотора (No-vagen, США). Штамм получают в результате следующих манипуляций:The producer strain of the immunogenic LcrV polypeptide (G113) is constructed on the basis of the protease-deficient strain E. coli BL21 (DE3) [F - ompT hsdSB (r B - m B - ) gal dcm (DE3)] carrying the T7 RNA polymerase gene under the control of IPTG- inducible lacUV5 promoter (No-vagen, USA). The strain is obtained as a result of the following manipulations:
амплификации гена IcrV Y.pestis И-3455 методом ПЦР,amplification of the IcrV Y. pestis I-3455 gene by PCR,
встраивания ПЦР-фрагмента в вектор рЕТ32b(+),embedding the PCR fragment in the vector pET32b (+),
трансформации клеток реципиентного штамма.transformation of the cells of the recipient strain.
В качестве матрицы в ПЦР используют ДНК штамма Y. pestis И-3455.As a matrix in PCR, the DNA of Y. pestis I-3455 strain is used.
Клетки Е. coli BL21(DE3) трансформируют рекомбинантной плазмидой pETV-I-3455 и отбирают клоны с фенотипом ApR на селективной среде с ампициллином (50 мкг/мл). Штамм получил название Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455.E. coli BL21 (DE3) cells were transformed with the recombinant plasmid pETV-I-3455 and clones with the Ap R phenotype were selected on selective medium with ampicillin (50 μg / ml). The strain was called E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455.
Пример 4.Example 4
ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА ИММУНОГЕННОГО ПОЛИПЕПТИДА LcrV(Gl 13).Isolation and purification of the immunogenic polypeptide LcrV (Gl 13).
Для выделения V антигена клетки Е. coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 выращивают при температуре 37°С в жидкой аэрируемой среде Luria-Bertani в лабораторном ферментере New Brunsuik Scientific с рабочим объемом 2 л. Клеточную суспензию центрифугируют при 7000 × g в течение 10 мин и температуре 4°С, осадок суспендируют в 10 объемах 20 мМ трис-НСl (рН 7,5) буферного раствора. Лизис клеток проводят на льду при помощи ультразвукового дезинтегратора (Virsonic 16-850, США). Эффективность озвучивания контролируют микроскопиией, после чего центрифугируют клеточный лизат при 15000 × g в течение 25 мин и надосадочную фракцию стерилизуют микрофильтрацией (0,22 мкм). На первом этапе фильтрат подвергают гельэксклюзивной хроматографии, пропуская через колонку (26/60), упакованную TSK HW-40, предварительно уравновешенную 20 мМ Трис-НСl буфером, рН 8,0, содержащем 1 мМ ЭД-ТА. Этим же буфером предварительно уравновешивают анионообменную колонку второго этапа. Целевой белок собирают в расчетном объеме элюата, во фракциях, следующих непосредственно за свободным объемом колонки. Таким образом, на первом этапе удаляют низкомолекулярные (менее 10 кДа) примеси и одновременно заменяют буферный раствор, свойства которого в оптимальной степени соответствуют условиям анионообменной хроматографии на втором этапе очистки. Второй этап очистки начинают сразу же после отбора рассчетного объема элюата, который наносят на колонку, упакованную DEAE TSK 650F (26/20). Несвязанные белки отделяют, промывая колонку тем же буферным раствором, и элюируют V антиген ступенчатым градиентом хлористого натрия. Фракции анализируют, объединяют и смешивают с эквивалентным объемом 2 М раствора сернокислого аммония. Полученный раствор центрифугируют и пропускают через колонку с фенил-сефарозой (26/10), предварительно уравновешенную трис-буфером, содержащим 1 М сернокислый аммоний. На заключительном, третьем этапе очистки, балластные белки удаляют с колонки тем же буфером с сернокислым аммонием и проводят элюцию V антигена нисходящим ступенчатым градиентом этой соли. Полученный препарат высокоочищенного V антигена диализуют с целью удаления следов сернокислого аммония. Выход V антигена чистотой не менее 95% составляет 35 мг с одного литра культуры при уровне продукции белка 75 мг/л (по результатам ДСН-электрофореза в редуцирующих условиях). Предложенный способ позволяет упростить и ускорить процесс за счет исключения необходимости подготовки препарата перед каждым этапом хроматографии. Так, начальный этап гель-эксклюзивной хроматографии осветленного лизата одновременно является подготовкой препарата для второго этапа анионообменной хроматографии. Низкая эффективность гель-эксклюзивной хроматографии преодолевается за счет высокой скорости потока на жестком носителе TSK HW-40, разрешающем белки с молекулярными массами от 0,5 кДа до 10 кДа. Таким образом, иммуногенный полипептид быстро элюируют непосредственно за свободным объемом колонки и отделяют от всех примесей, молекулярные массы которых не превышали 10 кДа. Это позволяет использовать большие объемы нанесения лизата, предельная величина которых достигает 1/3 объема колонки. Освобождение препарата от низкомолекулярных примесей, способных уменьшить емкость анионообменной колонки, позволяет на втором этапе провести анионо-обменную хроматографию в оптимальных условиях и улучшить разделение целевого белка. Подготовка фракций, содержащих иммуногенный полипептид, к третьему этапу сводится по существу к двукратному разбавлению раствором 2 М сернокислого аммония. Таким образом, исключают длительные промежуточные этапы диализа и концентрирования препарата ультрафильтрацией.To isolate the V antigen, E. coli BL21 (DE3) / pETV-I-3455 cells were grown at 37 ° C in Luria-Bertani liquid aerated medium in a New Brunsuik Scientific laboratory fermenter with a working volume of 2 L. The cell suspension is centrifuged at 7000 × g for 10 min and a temperature of 4 ° C, the precipitate is suspended in 10 volumes of 20 mm Tris-Hcl (pH 7.5) buffer solution. Cell lysis is performed on ice using an ultrasonic disintegrator (Virsonic 16-850, USA). The effectiveness of scoring is controlled by microscopy, after which the cell lysate is centrifuged at 15,000 × g for 25 minutes and the supernatant fraction is sterilized by microfiltration (0.22 μm). At the first stage, the filtrate is subjected to gel exclusion chromatography, passing through a column (26/60) packed with TSK HW-40, previously equilibrated with 20 mM Tris-Hcl buffer, pH 8.0, containing 1 mM ED-TA. The same buffer pre-balance the anion-exchange column of the second stage. The target protein is collected in the calculated volume of the eluate, in fractions immediately following the free volume of the column. Thus, at the first stage, low molecular weight (less than 10 kDa) impurities are removed and at the same time the buffer solution is replaced, the properties of which optimally correspond to the conditions of anion exchange chromatography at the second stage of purification. The second purification step begins immediately after selection of the calculated volume of the eluate, which is applied to the column packed with DEAE TSK 650F (26/20). Unbound proteins are separated by washing the column with the same buffer solution, and the V antigen is eluted with a stepwise gradient of sodium chloride. Fractions are analyzed, combined and mixed with an equivalent volume of a 2 M solution of ammonium sulfate. The resulting solution was centrifuged and passed through a phenyl-sepharose column (26/10), previously equilibrated with Tris buffer containing 1 M ammonium sulfate. At the final, third stage of purification, the ballast proteins are removed from the column with the same buffer with ammonium sulfate and the V antigen is eluted with a downward stepwise gradient of this salt. The resulting preparation of highly purified V antigen is dialyzed to remove traces of ammonium sulfate. The yield of V antigen with a purity of at least 95% is 35 mg per liter of culture at a protein production level of 75 mg / L (according to the results of SDS electrophoresis under reducing conditions). The proposed method allows to simplify and speed up the process by eliminating the need for preparation of the drug before each stage of chromatography. So, the initial stage of gel-exclusive chromatography of clarified lysate is at the same time preparation of the preparation for the second stage of anion exchange chromatography. The low efficiency of gel-exclusive chromatography is overcome due to the high flow rate on the TSK HW-40 hard support, which allows proteins with molecular weights from 0.5 kDa to 10 kDa. Thus, the immunogenic polypeptide is rapidly eluted immediately after the free volume of the column and is separated from all impurities whose molecular weights did not exceed 10 kDa. This allows the use of large volumes of lysate application, the limiting value of which reaches 1/3 of the column volume. The release of the drug from low molecular weight impurities that can reduce the capacity of the anion-exchange column allows, at the second stage, anion-exchange chromatography under optimal conditions and to improve the separation of the target protein. The preparation of fractions containing an immunogenic polypeptide for the third stage is essentially reduced to a double dilution with a solution of 2 M ammonium sulfate. Thus, long intermediate stages of dialysis and drug concentration by ultrafiltration are excluded.
Проверка предложенного способа на соответствие его критерию "изобретательский уровень" показала, что ни в научной, ни в патентной литературе не выявлено совокупности признаков, указанной в отличительной части формулы изобретения.Checking the proposed method for compliance with its criterion of "inventive step" showed that neither in the scientific nor in the patent literature revealed a combination of features specified in the characterizing part of the claims.
Пример 5. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУЧЕННОГО ПРОДУКТА.Example 5. ADDITIONAL CHARACTERISTIC OF THE PRODUCED PRODUCT.
Агломерация. Растворы антигенов LcrV(W113), LcrV(G113) нормируют по концентрации общего белка до величины 1 мг/мл и инкубируют при 45°С в течение 20 ч, после чего пробы анализируют при помощи денатурирующего электрофореза в 12% полиакриламидном геле в нередуцирующих условиях, а также в 7% геле, приготовленном без додецилсульфата натрия. Каждую пробу смешивают в соотношении 1:1 с буферным расвором, содержащим 125 мМ трис-HCl, рН 6,8, 4% додецилсульфата натрия, 20% глицерина, 0,02% бромфенолового синего и прогревают на кипящей водяной бане в течение 5 мин, параллельно, пробы подвергают такой же обработке буфером, содержащим 10% 2-меркаптоэтанол, для 7%-ного геля пробы не прогревают. Белки в гелях окрашивают Кумасси G-250.Agglomeration. Solutions of antigens LcrV (W113), LcrV (G113) are normalized by the concentration of total protein to 1 mg / ml and incubated at 45 ° C for 20 hours, after which the samples are analyzed by denaturing electrophoresis in 12% polyacrylamide gel under non-reducing conditions, as well as in a 7% gel, prepared without sodium dodecyl sulfate. Each sample was mixed in a 1: 1 ratio with a buffer solution containing 125 mM Tris-HCl, pH 6.8, 4% sodium dodecyl sulfate, 20% glycerol, 0.02% bromophenol blue, and heated in a boiling water bath for 5 min. in parallel, the samples are subjected to the same treatment with a buffer containing 10% 2-mercaptoethanol; for a 7% gel, the samples are not heated. Proteins in gels stain Coomassie G-250.
Длительное прогревание способствует образованию агломерированных форм белка в препаратах, что видно по усилению высокомолекулярных полос на электрофореграммах (фиг.6). Обработка проб перед электрофорезом 2-меркаптоэтанолом приводит к исчезновению высокомолекулярных полос во всех соответствующих пробах как на нативном геле (Б), так и на геле (А) с додецилсульфатом натрия (фиг.6). Таким образом, стабильность агломерированного V антигена поддерживается дисульфидными связями, что подтверждает обработка 2-меркаптоэтанолом, ведущая к образованию мономеров, причем доля мономеров уменьшается при термообработке растворов белка.Long-term warming contributes to the formation of agglomerated forms of protein in the preparations, as can be seen from the enhancement of high molecular weight bands on electrophoregrams (Fig.6). Processing samples prior to electrophoresis with 2-mercaptoethanol leads to the disappearance of high molecular weight bands in all relevant samples both on native gel (B) and on gel (A) with sodium dodecyl sulfate (Fig.6). Thus, the stability of the agglomerated V antigen is maintained by disulfide bonds, which is confirmed by treatment with 2-mercaptoethanol, leading to the formation of monomers, and the proportion of monomers decreases during the heat treatment of protein solutions.
Протеолиз. Используют протеолитическое расщепление для анализа особенностей тепловой агломерации V антигенов. Путь ферментативного расщепления белковых антигенов в неденатурирующих условиях определяется доступностью сайтов протеолиза на поверхности белка, что может приводить к образованию различных протеолитических фраментов. Препараты V антигенов обрабатывают трипсином при комнатной температуре, соотношение массовых долей фермента и расщепляемого белка, а также продолжительность протеолиза устанавливют предварительными опытами.Proteolysis Proteolytic cleavage is used to analyze the thermal agglomeration of V antigens. The pathway of enzymatic cleavage of protein antigens under non-denaturing conditions is determined by the availability of proteolysis sites on the surface of the protein, which can lead to the formation of various proteolytic fragments. Preparations of V antigens are treated with trypsin at room temperature, the ratio of the mass fractions of the enzyme and the cleaved protein, as well as the duration of proteolysis, are established by preliminary experiments.
Показано, что в течение 2 ч обработки ферментом проходит частичный протеолиз V антигенов, сопровождавшийся появлением различных протеолитических фрагментов (фиг.7). Молекулярные массы фрагментов зависят от продолжительности протеолиза и природы антигена.It was shown that within 2 hours of treatment with the enzyme, partial proteolysis of V antigens takes place, accompanied by the appearance of various proteolytic fragments (Fig. 7). The molecular weights of the fragments depend on the duration of proteolysis and the nature of the antigen.
Пример 6. ТЕСТИРОВАНИЕ ИММУНОГЕННОЙ АКТИВНОСТИExample 6. TESTING IMMUNOGENOUS ACTIVITY
Иммунизация и заражение мышей. Антигены LcrV(W113), LcrV(E113), LcrV(G113) сорбируют на стерильной гидроокиси алюминия в фосфатно-солевом буфере при перемешивании в течение 2 ч при комнатной температуре. Белки предварительно стерилизуют, пропуская через мембрану с диаметром пор 0,22 мкм. Концентрацию белка рассчитывают таким образом, чтобы 200 мкл суспензии содержало 10 мкг белка. Иммунизацию и заражение проводят по следующей схеме:Immunization and infection of mice. The antigens LcrV (W113), LcrV (E113), LcrV (G113) are sorbed on sterile aluminum hydroxide in phosphate-buffered saline with stirring for 2 hours at room temperature. Proteins are pre-sterilized by passing through a membrane with a pore diameter of 0.22 μm. The protein concentration is calculated so that 200 μl of the suspension contains 10 μg of protein. Immunization and infection are carried out according to the following scheme:
0-й день: иммунизация мышей 10 мкг белками LcrV, сорбированного на гидроокиси алюминия.Day 0: Immunize mice with 10 μg of LcrV proteins sorbed on aluminum hydroxide.
30-й день - повторная иммунизация той же дозой белка LcrV, сорбированного на гидроокиси алюминия.30th day - re-immunization with the same dose of LcrV protein sorbed on aluminum hydroxide.
62-й день - отбор крови для определения титров антител контрольной группы.62nd day - blood sampling to determine the titers of antibodies of the control group.
64-й день - заражение мышей вирулентным штаммом Y. pestis 231.64th day - infection of mice with a virulent strain of Y. pestis 231.
85-й день (21-й день после заражения) - окончательный учет результатов эксперимента.85th day (21st day after infection) - the final account of the results of the experiment.
В опыте используют разделенных на группы самок мышей BALB/c в возрасте 7-8 недель, иммунизированных следующими белками: LcrV(W113) с триптофаном в положении 113, LcrV(E113) с глутаминовой кислотой в положении 113 и LcrV(G113) с глицином в положении 113. Контрольная группа представлена животными, иммунизированными гидроокисью алюминия в дозе, равной количеству препарата, вводимого животным вместе с белками LcrV. Препараты V антигенов вводят мышам подкожно в объеме 200 мкл, в паховую область.In the experiment, 7–8 weeks old BALB / c female mice were used, immunized with the following proteins: LcrV (W113) with tryptophan at position 113, LcrV (E113) with glutamic acid at position 113, and LcrV (G113) with glycine at position 113. The control group is represented by animals immunized with aluminum hydroxide at a dose equal to the amount of drug administered to animals along with LcrV proteins. Preparations of V antigens are administered to mice subcutaneously in a volume of 200 μl, in the inguinal region.
Определение титров антител. Используют твердофазный иммуноферментный анализ; в лунки планшетов сорбируют V антигены в течение 1 ч при 37°С, в 0,1 М карбонатном буфере, рН 9,6. На всех этапах ИФА лунки промывают 10 мМ трис-буфером, рН 7,2, содержащим 0,15 М NaCl и 0,05% твина-20. Сыворотки иммунизированных животных разводят этим же буфером, наименьшее разведение составляет 1:1000, затем, начиная с этой пробы, последовательно, с шагом 2,5. Продолжительность инкубации рабочих растворов в лунках на всех этапах является одинаковой и составляет 1 ч при 37°С. Конъюгаты антимышиных антител с пероксидазой хрена разводят 1:3000. Развитие цветной реакции происходит за счет донорно-акцепторной пары: перекись водорода - о-фенилендиамин в составе субстратного раствора. Реакцию останавливают через 15 мин добавлением в лунки 50 мкл 1 М раствора серной кислоты и измеряют оптическую плотность растворов в пробах при 492 нм. Титр определяют как величину наибольшего разведения сыворотки, оптическая плотность которой в два раза превышала оптическую плотность раствора в соответствующей контрольной лунке.Determination of antibody titers. Use enzyme-linked immunosorbent assay; V antigens are sorbed into the wells of the plates for 1 h at 37 ° C in 0.1 M carbonate buffer, pH 9.6. At all stages of ELISA, the wells are washed with 10 mM Tris buffer, pH 7.2, containing 0.15 M NaCl and 0.05% Tween-20. The sera of immunized animals are bred with the same buffer, the smallest dilution is 1: 1000, then, starting with this sample, sequentially, in increments of 2.5. The duration of incubation of the working solutions in the wells at all stages is the same and is 1 hour at 37 ° C. Conjugates of anti-mouse antibodies with horseradish peroxidase breed 1: 3000. The development of a color reaction occurs due to a donor-acceptor pair: hydrogen peroxide - o-phenylenediamine in the composition of the substrate solution. The reaction is stopped after 15 minutes by adding 50 μl of a 1 M sulfuric acid solution to the wells and the optical density of the solutions in the samples is measured at 492 nm. The titer is defined as the value of the highest dilution of serum, the optical density of which was two times higher than the optical density of the solution in the corresponding control well.
Полученные результаты представлены на фиг.8. Рисунок представляет собой график, на котором показаны титры анти-LcrV антител в крови мышей, иммунизированных иммуногенным полипептидом LcrV(G113), по сравнению с титрами антител мышей, иммунизированных другими препаратами LcrV.The results are presented in Fig. 8. The figure is a graph showing the titers of anti-LcrV antibodies in the blood of mice immunized with the immunogenic LcrV polypeptide (G113), compared to antibody titers of mice immunized with other LcrV preparations.
Препараты LcrV обладают различной степенью иммуногенности и вызывают у мышей выработку антител, специфических к белку Lcr. Титры антител, определенные по результатам твердофазного иммуноферментного анализа, находятся в широких пределах, от 1:8300 до 1:254000, и проявляют зависимость от структуры используемых полипептидов. Наибольшую степень иммуногенности показал иммуногенный полипептид LcrV(G113), титры антител к которому достигают 1:254000 (фиг.8). Титры антител к белкам LcrV(W113) и LcrV(E113) составляли величину 1:16000, то есть они обладают значительно более низкой иммуногенностью.LcrV preparations have varying degrees of immunogenicity and induce the production of antibodies specific for the Lcr protein in mice. Antibody titers determined by the results of enzyme-linked immunosorbent assay are in a wide range, from 1: 8300 to 1: 254000, and show a dependence on the structure of the polypeptides used. The highest degree of immunogenicity was shown by the immunogenic LcrV polypeptide (G113), the titers of antibodies to which reach 1: 254000 (Fig. 8). Antibody titers of the LcrV (W113) and LcrV (E113) proteins were 1: 16000, that is, they have significantly lower immunogenicity.
Определение протективности. Протективность V антигенов определяют путем заражения предварительно иммунизированных мышей вирулентным штаммом Ypestis 231. Заражение проводят введением под кожу бедра животных десятикратных разведении бактериальной культуры в 0,2 мл забуференного физиологического раствора. Наблюдение за зараженными животными проводят в течение 21 сут. Выживших животных гуманно эвтаназируют ингаляцией СО2.Definition of protection. The antigenicity of V antigens is determined by infecting pre-immunized mice with a virulent strain of Ypestis 231. Infection is carried out by injecting a ten-fold dilution of the bacterial culture under the skin of the thigh of animals in 0.2 ml of buffered saline. Observation of infected animals is carried out for 21 days. Surviving animals are humanely euthanized by inhalation of CO 2 .
Вычисление величин LD50 и доверительного интервала (для вероятности 95%) проводят по методу Karber в модификации И.П.Ашмарина и А.А.Воробьева [28].The calculation of the LD 50 values and the confidence interval (for a probability of 95%) are carried out according to the Karber method in the modification of IP Ashmarin and AA Vorobyov [28].
В таблицах 1 и 2 приведены данные о протективности различных структурных вариантов LcrV.Tables 1 and 2 show the data on the protectiveness of various structural variants of LcrV.
Заражение вирулентным штаммом Y. pestis 231 приводит к практически полной гибели животных, иммунизированных LcrV(W113), при всех заражающих дозах (табл.1). LD50 штамма 231 в отношении мышей, иммунизированных антигеном LcrV(W113), незначительно отличается от контрольных. В группах мышей, предварительно иммунизированных антигеном LcrV(G113), отмечен незначительный падеж животных (в среднем по одной особи на каждую из заражающих доз). Для этой же группы животных отмечали увеличение LD50 на шесть порядков как по сравнению с контрольными группами, так и с группами, иммунизированными другими структурными вариантами LcrV (табл.2).Infection with a virulent strain of Y. pestis 231 leads to almost complete death of animals immunized with LcrV (W113) at all infecting doses (Table 1). LD 50 strain 231 in relation to mice immunized with the LcrV antigen (W113), slightly differs from the control. In groups of mice pre-immunized with the LcrV antigen (G113), a slight death of animals was observed (on average, one individual for each of the infecting doses). For the same group of animals, an increase of LD 50 by six orders of magnitude was noted both in comparison with the control groups and with the groups immunized with other structural variants of LcrV (Table 2).
Таким образом, изменение аминокислотной последовательности LcrV, заключающееся в замене в положении 113 триптофана на глицин, приводит, в конечном счете, к повышению способности этого полипептида к агломерации, резкому увеличению его иммуногенности и протективной активности. Сконструирован продуцент улучшенного иммуногенного полипептида LcrV(G113), пригодный для получения препаративных количеств антигена для использования в составе субъединичной чумной вакцины.Thus, a change in the amino acid sequence of LcrV, which consists in replacing tryptophan at position 113 with glycine, ultimately leads to an increase in the ability of this polypeptide to agglomerate, a sharp increase in its immunogenicity and protective activity. A producer of the improved immunogenic LcrV polypeptide (G113) was designed to produce preparative amounts of antigen for use in the subunit plague vaccine.
Claims (5)
репликон плазмиды pBR322,
ген β-лактамазы, определяющий устойчивость к ампициллину,
Т7-промотор,
1ас-оператор,
fl-репликон,
фрагмент ДНК, фланкированный сайтами для рестриктаз Ndel и Hindlll, кодирующий синтез белка LcrV(G113), начинающегося с инициирующего кодона ATG.2. Recombinant plasmid DNA pETV-I-3455, having a size of 6538 bp, encoding the immunogenic LcrV polypeptide (G113) and consisting of the following elements:
replicon plasmids pBR322,
β-lactamase gene, which determines ampicillin resistance,
T7 promoter
1ac operator
fl-replicon
a DNA fragment flanked by the Ndel and Hindlll restriction enzyme sites encoding the synthesis of the LcrV protein (G113) starting at the ATG initiation codon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120197/10A RU2439155C1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120197/10A RU2439155C1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2439155C1 true RU2439155C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45784044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010120197/10A RU2439155C1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2439155C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2197988C2 (en) * | 1995-03-13 | 2003-02-10 | Дзе Секретэри Оф Стейт Фор Дефенс | Antiplague vaccine |
| US6638510B1 (en) * | 1994-09-08 | 2003-10-28 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Recombinant plasmid and a method of controlling the effects of Yersinia pestis |
| WO2006060728A2 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | University Of Chicago | Methods and compositions involving lcrv proteins |
-
2010
- 2010-06-02 RU RU2010120197/10A patent/RU2439155C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638510B1 (en) * | 1994-09-08 | 2003-10-28 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Recombinant plasmid and a method of controlling the effects of Yersinia pestis |
| RU2197988C2 (en) * | 1995-03-13 | 2003-02-10 | Дзе Секретэри Оф Стейт Фор Дефенс | Antiplague vaccine |
| WO2006060728A2 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | University Of Chicago | Methods and compositions involving lcrv proteins |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Anisimov А.Р. et al. Intraspeciflc diversity of Yersinia pestis. Clin // Microbiol. Rev. - 2004, v. 17, N2, p.434-464. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9346860B2 (en) | Expression system | |
| CN108273054B (en) | Porcine foot-and-mouth disease virus O-type and A-type Fc polypeptide bivalent vaccine as well as preparation method and application thereof | |
| CN111925452B (en) | Mycoplasma hyopneumoniae genetic engineering subunit vaccine, and preparation method and application thereof | |
| EP2147926B1 (en) | Truncated human papillomavirus type 18 l1 proteins | |
| US20020172976A1 (en) | P. gingivalis polynucleotides and uses thereof | |
| KR102718920B1 (en) | Mutant L1 protein of HPV type 51 | |
| US7201912B2 (en) | Recombinant immunogenic compositions and methods for protecting against lethal infections from Bacillus anthracis | |
| RU2439155C1 (en) | NUCLEOTIDE SEQUENCE, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113), CAUSING PROTECTIVE IMMUNE RESPONSE AGAINST Yersinia pestis; RECOMBINANT PLASMID DNA pETV-I-3455, CODING IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 - PRODUCER OF IMMUNOGENIC POLYPEPTIDE LcrV(G113); POLYPEPTIDE LcrV(G113) AND METHOD OF ITS OBTAINING | |
| CN108671227B (en) | Broad-spectrum multi-subunit vaccine for preventing streptococcus suis infection | |
| WO2009113664A1 (en) | Recombinant dermonecrotic toxoid-containing drug for swine atrophic rhinitis | |
| CN114437235B (en) | Recombinant fusion protein of streptococcus equi subspecies 8 proteins, and preparation method and application thereof | |
| Majidi et al. | Expression and Purification of Brucella spp. Lumazine Synthase Decameric Carrier in Fusion to Extracellular Domain of Influenza M2E Protein | |
| RU2486243C1 (en) | POLYNUCLEOTIDE ENCODING MUTANT RECOMBINANT IgA1 PROTEASE OF Neisseria meningitidis OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA COMPRISING SAID POLYNUCLEOTIDE, HOST CELL CONTAINING SAID PLASMID DNA, RECOMBINANT IgA1 PROTEASE OF Neisseria memingitidis OF SEROGROUP B, METHOD OF PRODUCING MATURE FORM OF IgA1 PROTEASE | |
| RU2453599C1 (en) | NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES | |
| Kaloshin et al. | Obtaining recombinant forms of the outer membrane protein F of Pseudomonas aeruginosa and assessment of their immunogenic properties | |
| CN101445789B (en) | Application of Dominant Suppression Mutant F427N as Anthrax Toxin Inhibitor and Vaccine | |
| CN101392232B (en) | Application of dominant suppressing mutant F427D as anthrax bacillus toxin inhibitor and vaccine | |
| WO2009113665A1 (en) | Method of producing drug for swine atrophic rhinitis | |
| Zhu et al. | Difference and variation of the sef14 operon gene clusters in S. pullorum | |
| KR101713635B1 (en) | Recombinant Protein Derived Cysteine Protease Domain Derived from Vibrio vulnificus and Use Thereof | |
| KR101672719B1 (en) | Bordetella pertussis strain for expression of viral neutralizing antigen and immunogenic composition using the same | |
| CN105907776A (en) | Subunit vaccine capable of inducing immune response to porcine reproductie and respiratou syndrome virus | |
| KR20230096564A (en) | Antigen protein against hepatitis a virus and vaccine composition comprising the same | |
| AU2001269305B2 (en) | Expression system | |
| JP2008113592A (en) | A new toxin produced by Clostridium perfringens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160513 |