Hiển thị không tái tổ hợp của phân tử B của độc tố nhạy nhiệt của Escherichia coli trên bào tử Bacillus subtilis kiểu hoang và đột biến

Microbial Cell Factories - 2013
Rachele Isticato1, Teja Širec1, Lucia Treppiccione2, Francesco Maurano2, Maurilio De Felice1, Mauro Rossi2, Ezio Ricca1
1Department of Biology, Federico II University, Naples, Italy
2Institute of Food Sciences, C.N.R., Avellino, Italy

Tóm tắt

Tóm tắt Nền tảng Các nhiễm trùng niêm mạc là một vấn đề sức khỏe toàn cầu lớn và được công nhận rằng các chiến lược tiêm chủng qua niêm mạc, có khả năng ngăn chặn nhiễm trùng tại vị trí vào, sẽ được ưu tiên hơn so với các phương pháp phòng ngừa khác. Tuy nhiên, hiện còn khá ít vắc xin qua niêm mạc có sẵn, chủ yếu do thiếu các hệ thống phân phối hiệu quả và các chất phụ gia niêm mạc. Các bào tử vi khuẩn tái tổ hợp hiển thị một kháng nguyên dị hợp đã được chứng minh là kích thích các phản ứng miễn dịch bảo vệ và do đó, được đề xuất như một hệ thống phân phối qua niêm mạc. Một phương pháp không tái tổ hợp gần đây đã được phát triển và thử nghiệm để hiển thị các kháng nguyên và enzyme. Kết quả Chúng tôi báo cáo rằng phân tử B của độc tố nhạy nhiệt (LTB) của Escherichia coli đã hấp phụ hiệu quả trên bề mặt của bào tử Bacillus subtilis. Khi được tiêm qua đường mũi cho các nhóm chuột, LTB hấp phụ vào bào tử đã có khả năng kích thích một phản ứng miễn dịch đặc hiệu với việc sản xuất IgG huyết thanh, sIgA trong phân và IFN-γ trong lá lách và hạch bạch huyết mesenteric (MLN) của các động vật đã được tiêm chủng. Các thí nghiệm dot blotting cho thấy rằng phương pháp không tái tổ hợp hiệu quả hơn hệ thống tái tổ hợp trong việc hiển thị LTB và khả năng hiển thị có thể được tăng cường thêm bằng cách sử dụng các bào tử đột biến có bề mặt đã thay đổi. Ngoài ra, các thí nghiệm kính hiển vi miễn dịch huỳnh quang cho thấy chỉ khi được hiển thị trên bề mặt bào tử bằng cách tiếp cận không tái tổ hợp, LTB mới được tìm thấy trong dạng nguyên thủy của nó, dạng pentamer.

Từ khóa

#tiêm chủng qua niêm mạc #kháng nguyên #phản ứng miễn dịch #Bacillus subtilis #độc tố nhạy nhiệt

Tài liệu tham khảo

Wu CH, Mulchandani A, Chen W: Versatile microbial surface-display for enviromental remediation and biofuels production. Trends Microbiol. 2008, 16: 181-188. 10.1016/j.tim.2008.01.003.

Lee SY, Choi JH, Xu Z: Microbial cell-surface display. Trends Biotechnol. 2003, 21: 45-52. 10.1016/S0167-7799(02)00006-9.

Wells J: Mucosal vaccination and therapy with genetically modified lactic acid bacteria. Annu Rev Food Sci Technol. 2011, 2: 423-45. 10.1146/annurev-food-022510-133640.

Villaverde A: Nanotechnology, biotechnology and microbial cell factories. Microb Cell Factories. 2010, 9: 53-10.1186/1475-2859-9-53.

Isticato R, Cangiano G, Tran HT, Ciabattini A, Medaglini D, Oggioni MR, De Felice M, Pozzi G, Ricca E: Surface display of recombinant proteins on Bacillus subtilis spores. J Bacteriol. 2001, 183: 6294-6301. 10.1128/JB.183.21.6294-6301.2001.

Cutting SM, Hong HA, Baccigalupi L, Ricca E: Oral vaccine delivery by recombinant spore probiotics. Intern. Rev. Immunol. 2009, 28: 487-505. 10.3109/08830180903215605.

McKenney PT, Driks A, Eichemberger P: The Bacillus subtilis endospore: assembly and functions of the multilayered coat. Nat Rev Microbiol. 2013, 11: 33-44.

Imamura D, Kuwana R, Takamatsu H, Watabe K: Proteins involved in formation of the outermost layer of Bacillus subtilis spores. J Bacteriol. 2011, 193: 4075-4080. 10.1128/JB.05310-11.

Knecht LD, Pasini P, Daunert S: Bacterial spores as platforms for bioanalytical and biomedical applications. Anal Bioanal Chem. 2011, 400: 977-989. 10.1007/s00216-011-4835-4.

Cutting SM: Bacillus probiotics. Food Microbiol. 2011, 28: 214-220. 10.1016/j.fm.2010.03.007.

Mauriello EMF, Duc LH, Isticato R, Cangiano G, Hong HA, De Felice M, Ricca E, Cutting SM: Display of heterologous antigens on the Bacillus subtilis spore coat using CotC as a fusion partner. Vaccine. 2004, 22: 1177-1187. 10.1016/j.vaccine.2003.09.031.

Isticato R, Scotto Di Mase D, Mauriello EMF, De Felice M, Ricca E: Amino terminal fusion of heterologous proteins to CotC increases display efficiencies in the Bacillus subtilis spore system. Biotechniques. 2007, 42: 151-156. 10.2144/000112329.

Hinc K, Isticato R, Dembek M, Karczewska J, Iwanicki A, Peszyńska-Sularz G, De Felice M, Obukowski M, Ricca E: Expression and display of UreA of Helicobacter acinonychis on the surface of Bacillus subtilis spores. Microb Cell Fact. 2010, 9: 2-10.1186/1475-2859-9-2.

Hinc K, Ghandili S, Karbalaee G, Shali A, Noghabi K, Ricca E, Ahmadian G: Efficient binding of nickel ions to recombinant Bacillus subtilis spores. Res Microbiol. 2010, 161: 757-764. 10.1016/j.resmic.2010.07.008.

Detmer A, Glenting J: Live bacterial vaccines—a review and identification of potential hazards. Microb Cell Fact. 2006, 5: 23-10.1186/1475-2859-5-23.

Yim S-K, Jung H-C, Yun C-H, Pan J-G: Functional expression in Bacillus subtilis of mammalian NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase and its spore-display. Protein Expr Purif. 2009, 63: 5-11. 10.1016/j.pep.2008.07.004.

Cho EA, Kim EJ, Pan JG: Adsorption immobilization of Escherichia coli phytase on probiotic Bacillus polyfermenticus spores. Enzyme Microb Technol. 2011, 49: 66-71. 10.1016/j.enzmictec.2011.03.006.

Sirec T, Strazzulli A, Isticato R, De Felice M, Moracci M, Ricca E: Adsorption of beta-galactosidase of Alicyclobacillus acidocaldarius on wild type and mutants spores of Bacillus subtilis. Microb Cell Fact. 2012, 11: 100-10.1186/1475-2859-11-100.

Huang JM, Hong HA, Van Tong H, Hoang TH, Brisson A, Cutting SM: Mucosal delivery of antigens using adsorption to bacterial spores. Vaccine. 2010, 28: 1021-1030. 10.1016/j.vaccine.2009.10.127.

Douce G, Turcotte C, Cropley I, Roberts M, Pizza M, Domenghini M, et al: Mutants of Escherichia coli heat-labile toxin lacking ADP-ribosyltransferase activity act as nontoxic, mucosal adjuvants. Proc Natl Acad Sci USA. 1995, 92: 1644-8. 10.1073/pnas.92.5.1644.

Youngman P, Perkins JB, Losick R: A novel method for the rapid cloning in Escherichia coli of Bacillus subtilis chromosomal DNA adjacent to Tn917 insertion. Mol Gen Genet. 1984, 195: 424-433. 10.1007/BF00341443.

Cutting S, Vander Horn PB: Genetic analysis. Molecular Biological Methods for Bacillus. Edited by: Harwood C, Cutting S. 1990, Chichester, UK: John Wiley and Sons, 27-74.

Mauriello EMF, Cangiano G, Maurano F, Saggese V, De Felice M, Rossi M, Ricca E: Germination-independent induction of cellular immune response by Bacillus subtilis spores displaying the C fragment of the tetanus toxin. Vaccine. 2007, 25: 788-793. 10.1016/j.vaccine.2006.09.013.

Kim J-M, Park S-M, Kim J-A, J-a P, M-h Y, Kim N-S, Bae J-L, Park GS, Jang J-S, Yang M-S, Kim D-H: Functional pentameric formation via coexpression of the Escherichia coli heat-labile enterotoxin B subunit and its fusion protein subunit with a Neutralizing Epitope of ApxIIA Exotoxin improves the mucosal immunogenicity and protection against challenge by Actinobacillus pleuropneumoniae. Clin Vaccine Immunol. 2011, 18: 2168-2177. 10.1128/CVI.05230-11.

Ricci S, Medaglini D, Rush CM, Marcello A, Peppoloni S, Manganelli R, Palú G, Pozzi G: Immunogenicity of the B monomer of Escherichia coli heat-labile toxin expressed on the surface of Streptococcus gordonii. Infect Immun. 2000, 68: 760-766. 10.1128/IAI.68.2.760-766.2000.

Naclerio G, Baccigalupi L, Zilhao R, De Felice M, Ricca E: Bacillus subtilis spore coat assembly requires cotH gene expression. J Bacteriol. 1996, 178: 4375-4380.

Zilhao R, Naclerio G, Henriques AO, Baccigalupi L, Moran CP, Ricca E: Assembly requirements and role of CotH during spore coat formation in Bacillus subtilis. J Bacteriol. 1999, 181: 2631-2633.

Kim H, Hahn M, Grabowski P, McPherson DC, Otte MM, Wang R, Ferguson CC, Eichenberger P, Driks A: The Bacillus subtilis spore coat protein interaction network. Mol Microbiol. 2006, 59: 487-502. 10.1111/j.1365-2958.2005.04968.x.

Nashar TO, Betteridge ZE, Mitchell RN: Evidence for a role of ganglioside GM1 in antigen presentation: binding enhances presentation of Escherichia coli enterotoxin B subunit (EtxB) to CD4(+) T cells. Int Immunol. 2001, 13: 541-551. 10.1093/intimm/13.4.541.

Nashar TO, Webb HM, Eaglestone S, Williams NA, Hirst TR: Potent immunogenicity of the B subunits of Escherichia coli heat-labile enterotoxin: receptor binding is essential and induces differential modulation of lymphocyte subsets. Proc Natl Acad Sci USA. 1996, 93: 226-230. 10.1073/pnas.93.1.226.

Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T: Molecular cloning, laboratory manual. 1989, NY, USA: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 2

Isticato R, Pelosi A, Zilhao R, Baccigalupi L, Henriques AO, De Felice M, Ricca E: CotC-CotU heterodimerization during assembly of the Bacillus subtilis spore coat. J Bacteriol. 2008, 190: 1267-1275. 10.1128/JB.01425-07.

Isticato R, Pelosi A, De Felice M, Ricca E: CotE binds to CotC and CotU and mediates their interaction during spore coat formation in Bacillus subtilis. J Bacteriol. 2010, 192: 949-954. 10.1128/JB.01408-09.

Manzo N, Di Luccia B, Isticato R, D’Apuzzo E, De Felice M, Ricca E: Pigmentation and sporulation are alternative cell fates in Bacillus pumilus SF214. PLOS ONE. 2013, 8 (4): e62093-10.1371/journal.pone.0062093. doi:10.1371/journal.pone.0062093

Thông tin
Thông tin xuất bản

Microbial Cell Factories

Thông tin tác giả