Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vi khuẩn khí tái tổ hợp từ Halobacterium sp. hiển thị peptide SIV cho thấy tiềm năng công nghệ sinh học như một phương tiện vận chuyển peptide từ tác nhân gây bệnh
Tóm tắt
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng vi khuẩn khí tái tổ hợp (r-GV) từ một chủng đột biến của Halobacterium sp. NRC-1 có thể thể hiện một băng cassette chứa các chuỗi thử nghiệm DNA được lấy từ SIVmac gag và hoạt động như một hệ thống hiển thị/vận chuyển kháng nguyên. Các thử nghiệm trên chuột cho thấy phản ứng miễn dịch thể dịch đối với các chuỗi mã hóa gag đã kích thích trí nhớ miễn dịch trong môi trường không có chất phụ gia ngoại sinh. Mục tiêu của nghiên cứu này là mở rộng sự chứng minh này đến các chuỗi gen đa dạng bằng cách thử nghiệm các vi khuẩn khí tái tổ hợp hiển thị các peptide được mã hóa bởi các gen SIV khác nhau (SIVtat, rev hoặc nef). Việc xác minh rằng các peptide khác nhau có thể được tích hợp thành công vào protein bề mặt GvpC của vi khuẩn khí sẽ hỗ trợ ứng dụng công nghệ sinh học một cách tổng quát hơn cho hệ thống hiển thị/vận chuyển tiềm năng này. Các peptide hợp nhất SIVsm-GvpC được tạo ra bằng cách tạo và biểu hiện các gen hợp nhất, sau đó đánh giá các vi khuẩn khí tái tổ hợp thu được về khả năng kháng nguyên và miễn dịch đặc hiệu cho peptide SIV. Các kết quả từ các phân tích này hỗ trợ ba kết luận: (i) Các gen gvpC-SIV tái tổ hợp khác nhau sẽ hỗ trợ tổng hợp sinh học các protein hợp nhất chimeric, GvpC được tích hợp vào các vi khuẩn khí và tạo ra các bào quan chức năng. (ii) Kháng thể khỉ phát sinh do nhiễm trùng in vivo với SHIV nhận diện các chuỗi SIV được biểu hiện trong các protein hợp nhất được mã hóa bởi các gen hợp nhất gvpC-SIV như là các peptide SIV. (iii) Thử nghiệm huyết thanh kháng thể phát sinh do tiêm chủng chuột với các vi khuẩn khí tái tổ hợp cho thấy mức độ kháng thể đáng kể và lâu dài. Mức độ phản ứng thể dịch quan sát được, cùng với sự duy trì các phản ứng tăng cao đối với các peptide được mã hóa bởi Tat, Rev và Nef1 được mang bởi các r-GV tương ứng, nhất quán với gợi ý rằng trong cơ thể có thể xảy ra sự phóng thích tự nhiên và chậm của epitope theo thời gian. Các phát hiện do đó gợi ý rằng, bên cạnh việc cung cấp thông tin về các chèn cụ thể này, r-GV hiển thị các chèn peptide từ các tác nhân gây bệnh khác có thể có tiềm năng công nghệ sinh học đáng kể cho hiển thị và vận chuyển, hoặc phục vụ như một sàng lọc ban đầu hiệu quả về chi phí cho các peptide do tác nhân gây bệnh tự nhiên biểu hiện trong quá trình nhiễm trùng in vivo.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Hess J, Schaible U, Raupach B, Kaufmann SH: Exploiting the immune system: toward new vaccines against intracellular bacteria. Adv Immunol. 2000, 75: 1-88.
Sprott GD, Sad S, Fleming LP, Dicaire CJ, Patel GB, Krishnan L: Archaeosomes varying in lipid composition differ in receptor-mediated endocytosis and differentially adjuvant immune responses to entrapped antigen. Archaea. 2003, 1 (3): 151-64.
Gurnani K, Kennedy J, Sad S, Sprott GD, Krishnan L: Phosphatidylserine receptor-mediated recognition of archaeosome adjuvant promotes endocytosis and MHC class I cross-presentation of the entrapped antigen by phagosome-to-cytosol transport and classical processing. J Immunol. 2004, 173 (1): 566-78.
Ng WV, Kennedy SP, Mahairas GG, Berquist B, Pan M, Shukla HD, Lasky SR, Baliga NS, Thorsson V, Sbrogna J, Swartzell S, Weir D, Hall J, Dahl TA, Welti R, Goo YA, Leithauser B, Keller K, Cruz R, Danson MJ, Hough DW, Maddocks DG, Jablonski PE, Krebs MP, Angevine CM, Dale H, Isenbarger TA, Peck RF, Pohlschroder M, Spudich JL, Jung KW, Alam M, Freitas T, Hou S, Daniels CJ, Dennis PP, Omer AD, Ebhardt H, Lowe TM, Liang P, Riley M, Hood L, DasSarma S: Genome sequence of Halobacterium species NRC-1. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97 (22): 12176-81. 10.1073/pnas.190337797.
DasSarma S, Damerval T, Jones JG, Tandeau de Marsac N: A plasmid-encoded gas vesicle protein gene in a halophilic archaebacterium. Mol Microbiol. 1987, 1 (3): 365-70. 10.1111/j.1365-2958.1987.tb01943.x.
Cline SW, Doolittle WF: Efficient transfection of the archaebacterium Halobacterium halobium. J Bacteriol. 1987, 169 (3): 1341-4.
DasSarma S, Arora P, Lin F, Molinari E, Yin LR: Wild-type gas vesicle formation requires at least ten genes in the gvp gene cluster of Halobacterium halobium plasmid pNRC100. J Bacteriol. 1994, 176 (24): 7646-52.
DasSarma S, Arora P: Genetic analysis of the gas vesicle cluster in haloarchaea. FEMS Microbiology Letters. 1997, 153: 1-10. 10.1111/j.1574-6968.1997.tb10456.x.
Shukla HD, DasSarma S: Complexity of gas vesicle biogenesis in Halobacterium sp. strain NRC-1: identification of five new proteins. J Bacteriol. 2004, 186 (10): 3182-6. 10.1128/JB.186.10.3182-3186.2004.
Offner S, Hofacker A, Wanner G, Pfeifer F: Eight of fourteen gvp genes are sufficient for formation of gas vesicles in halophilic archaea. J Bacteriol. 2000, 182: 4328-36. 10.1128/JB.182.15.4328-4336.2000.
Krantz MJ, Ballou CE: Analysis of Halobacterium halobium gas vesicles. J Bacteriol. 1973, 114 (3): 1058-67.
Walsby AE, Hayes PK: Gas vesicle proteins. Biochem J. 1989, 264 (2): 313-22.
Walsby AE: Gas vesicles. Microbiol Rev. 1994, 58 (1): 94-144.
Halladay JT, Jones JG, Lin F, MacDonald AB, DasSarma S: The rightward gas vesicle operon in Halobacterium plasmid pNRC100: identification of the gvpA and gvpC gene products by use of antibody probes and genetic analysis of the region downstream of gvpC. J Bacteriol. 1993, 175 (3): 684-92.
Oren A: Ecology of extremely halophilic microorganisms. The Biology of Halophilic Bacteria. Edited by: Vreeland RH, Hochstein LI. 1993, CRC Press, Boca Raton, 2:
Thongthai C, Suntinanalert P: Halophiles in Thai Fish Sauce (Nam Pla). General and Applied Aspects of Halophilic Microorganisms. Edited by: Rodrigez-Valera R. 1991, Plenum Press, New York, 381-388.
DasSarma S, Morshed F, Stuart ES, Black S: Recombinant gas vesicles and uses. US Patent # 5,824,309. 1998
Stuart ES, Morshed F, Sremac M, Dassarma S: Cassette-based presentation of SIV epitopes with recombinant gas vesicles from halophilic archaea. J Biotechnol. 2004, 114 (3): 225-37. 10.1016/j.jbiotec.2004.01.005.
Stuart ES, Morshed F, Sremac M, DasSarma S: Antigen presentation using novel particulate organelles from halophilic archaea. J Biotechnol. 2001, 88 (2): 119-28. 10.1016/S0168-1656(01)00267-X.
Yao VJ, Spudich JL: Primary structure of an archaebacterial transducer, a methyl-accepting protein associated with sensory rhodopsin I. Proc Natl Acad Sci USA. 1992, 89: 11915-9. 10.1073/pnas.89.24.11915.
Tikhonov I, Ruckwardt TJ, Hatfield GS, Pauza CD: Tat-neutralizing antibodies in vaccinated macaques. J Virol. 2003, 77: 3157-3166. 10.1128/JVI.77.5.3157-3166.2003.
Yang Y, Tikhonov I, Ruckwardt TJ, Djavani M, Zapata JC, Pauza CD, Salvato MS: Monocytes treated with human immunodeficiency virus Tat kill uninfected CD4(+) cells by a tumor necrosis factor-related apoptosis-induced ligand-mediated mechanism. J Virol. 2003, 77: 6700-8. 10.1128/JVI.77.12.6700-6708.2003.
Fang J, Kubota S, Yang B, Zhou N, Zhang H, Godbout R, Pomerantz RJ: A DEAD box protein facilitates HIV-1 replication as a cellular co-factor of Rev. Virology. 2004, 330: 471-80. 10.1016/j.virol.2004.09.039.
Kubota S, Pomerantz RJ: The nuclear function of the nuclear diffusion inhibitory signal of human immunodeficiency virus type 1: critical roles in dominant nuclear localization and intracellular stability. J Hum Virol. 2000, 3: 173-81.
Noviello CM, Pond SL, Lewis MJ, Richman DD, Pillai SK, Yang OO, Little SJ, Smith DM, Guatelli JC: Maintenance of Nef-mediated modulation of MHC-I and CD4 after sexual transmission of HIV-1. J Virol. 2007, 81 (9): 4776-86. 10.1128/JVI.01793-06.
Li L, Li HS, Pauza CD, Bukrinsky M, Zhao RY: Roles of HIV-1 auxiliary proteins in viral pathogenesis and host-pathogen interactions. Cell Res. 2005, 15: 923-10.1038/sj.cr.7290370.
Coleman SH, Day JR, Guatelli JC: The HIV-1 Nef protein as a target for antiretroviral therapy. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 2001, 5: 1-22. 10.1517/14728222.5.1.1.
Wang Y, Kelly CG, Singh M, McGowan EG, Carrara AS, Bergmeier LA, Lehner T: Stimulation of Th1-polarizing cytokines, C-C chemokines, maturation of dendritic cells, and adjuvant function by the peptide binding fragment of heat shock protein 70. J Immunol. 2002, 169: 2422-9.
Lehner T, Wang Y, Whittall T, McGowan E, Kelly CG, Singh M: Functional domains of HSP70 stimulate generation of cytokines and chemokines, maturation of dendritic cells and adjuvanticity. Biochem Soc Trans. 2004, 32 (Pt 4): 629-32.
Nomellini JF, Duncan G, Dorocicz IR, Smit J: S-layer-mediated display of the immunoglobulin G-binding domain of streptococcal protein G on the surface of Caulobacter crescentus: development of an immunoactive reagent. Appl Environ Microbiol. 2007, 73 (10): 3245-53. 10.1128/AEM.02900-06. Epub 2007 Mar 23
Britton KL, Stillman TJ, Yip KS, Forterre P, Engel PC, Rice DW: Insights into the Molecular Basis of Salt Tolerance from the Study of Glutamate Dehydrogenase from Halobacterium salinarum. J Biol Chem. 1998, 273: 9023-9030. 10.1074/jbc.273.15.9023.
Dym O, Mevarech M, Sussman JL: Structural Features That Stabilize Halophilic Malate Dehydrogenase from an Archaebacterium. Science. 1995, 267: 1344-1346. 10.1126/science.267.5202.1344.
Navarre WW, Schneewind O: Surface proteins of gram-positive bacteria and mechanisms of their targeting to the cell wall envelope. Microbiol Mol Biol Rev. 1999, 63: 174-229.
Walcher P, Mayr UB, Azimpour-Tabrizi C, Eko FO, Jechlinger W, Mayrhofer P, Alefantis T, Mujer CV, DelVecchio VG, Lubitz W: Antigen discovery and delivery of subunit vaccines by nonliving bacterial ghost vectors. Expert Rev Vaccines. 2004, 3: 681-91. 10.1586/14760584.3.6.681.
Lu S: Combination DNA plus protein HIV vaccines. Springer Semin immunopathol. 2006, 28 (3): 255-65. 10.1007/s00281-006-0028-1.
Wang S, Pal R, Mascola JR, Chou TH, Mboudjeka I, Shen S, Liu Q, Whitney S, Keen T, Nair BC, Kalyanaraman VS, Markham P, Lu S: Polyvalent HIV-1 Env vaccine formulations delivered by the DNA priming plus protein boosting approach are effective in generating neutralizing antibodies against primary human immunodeficiency virus type 1 isolates from subtypes A, B, C, D and E. Virology. 2006, 350 (1): 34-47. 10.1016/j.virol.2006.02.032.
Jones JG, Young DC, DasSarma S: Structure and organization of the gas vesicle gene cluster on the Halobacterium halobium plasmid pNRC100. Gene. 1991, 102 (1): 117-22. 10.1016/0378-1119(91)90549-Q.
Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T: A laboratory manual. 1989, Cold Spring Harbor Laboratory, second
Robb FT, Place AR, Sowers KR, Schreirer HJ, DasSarma S, Fleischmann EM: Archaea: A Laboratory Manual. 1995, Cold Spring Harbor Laboratory Press
Crawford JM, Earl PL, Moss B, Reimann KA, Wyand MS, Manson KH, Bilska M, Zhou JT, Pauza CD, Parren PW, Burton DR, Sodroski JG, Letvin NL, Montefiori DC: Characterization of primary isolate-like variants of simian-human immunodeficiency virus. J Virol. 1999, 73 (12): 10199-207.
Coligan JE, Kruisbeek AM, Margulies DH, Shevach EM, Strober W: Animal Health and Husbandry, Chapter I 1.1., 1.2., 1.3., Current Protocols in Immunology. 1992, Greene Publishing Associates and John Wiley & Sons; USA
ExPASy Proteomics Server. [http://www.expasy.org/]