АНАЛИЗ ДОМЕННОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ ПРОТЕКТИВНОГО ХИМЕРНОГО АНТИТЕЛА ch14D5a ПРОТИВ ГЛИКОПРОТЕИНА Е ВИРУСА КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА


https://doi.org/10.18699/VJ18.383

Полный текст:


Аннотация

В настоящее время на основе протективного химерного антитела ch14D5a разрабатывается препарат для профилактики и терапии вируса клещевого энцефалита. Вместе с тем эпитоп, узнаваемый этим антителом на поверхности гликопротеина Е, не локализован. Для терапевтического использования антитела ch14D5a крайне желательно знать механизм действия этого антитела, в том числе узнаваемый им эпитоп. Целью данной работы было выявить домен гликопротеина Е, с которым связывается протективное антитело ch14D5a. Для этого с использованием бактериальной системы экспрессии было получе но четыре рекомбинантных варианта гликопротеина Е: 1) белок rE, содержащий домены D1, D2 и D3 гликопротеина Е;  2) белок rED1+2, содержащий домены D1 и D2; 3) белок rED3_301, представляющий собой домен D3; 4) белок rED3_294, включающий домен D3 и шарнирный участок, соединяющий домены D1 и D3. Белки rED3_294 и rED3_301 были получены в растворимой мономерной форме, что подтверждено гель-фильтрационной хроматографией. Белки rE и rED1+2 экстрагированы из телец включения. Методами вестерн-блот анализа и поверхностного плазмонного резонанса установлено, что протективное химерное антитело ch14D5a и его Fab-фрагмент связываются с доменом D3 и не связываются с доменами D1 и D2 гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита. Поскольку антитела, узнающие эпитопы на поверхности домена D3, не склонны вызывать антителозависимое усиление инфекции по сравнению с антителами, направленными на домены D1 и D2, полученные данные подтверждают перспективность использования антитела ch14D5a при создании терапевтического препарата против вируса клещевого энцефалита.

Об авторах

И. К. Байков
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск



Л. А. Емельянова
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


Л. М. Соколова
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск



Е. М. Карелина
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


А. Л. Матвеев
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


И. В. Бабкин
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


Я. А. Хлусевич
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


В. Ф. Подгорный
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск



Н. В. Тикунова
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия


Список литературы

1. Barba-Spaeth G., Dejnirattisai W., Rouvinski A., Vaney M.C., Medits I., Sharma A., Simon-Lorière E., Sakuntabhai A., Cao-Lormeau V.M., Haouz A., England P., Stiasny K., Mongkolsapaya J., Heinz F.X., Screaton G.R., Rey F.A. Structural basis of potent Zika-dengue virus antibody cross-neutralization. Nature. 2016;536(7614):48-53. DOI 10.1038/nature18938.

2. Baykov I.K., Matveev A.L., Stronin O.V., Ryzhikov A.B., Matveev L.E., Kasakin M.F., Richter V.A., Tikunova N.V. A protective chimeric antibody to tick-borne encephalitis virus. Vaccine. 2014; 32(29):3589-3594. DOI 10.1016/j.vaccine.2014.05.012.

3. Berkmen M. Production of disulfide-bonded proteins in Escherichia coli. Protein Expr. Purif. 2012;82(1):240-251. DOI 10.1016/j.pep. 2011.10.009.

4. Carrió M.M., Villaverde A. Localization of chaperones DnaK and GroEL in bacterial inclusion bodies. J. Bacteriol. 2005;187(10):35993601.

5. Chen Q. Plant-made vaccines against West Nile virus are potent, safe, and economically feasible. Biotechnol. J. 2015;10(5):671-680. DOI 10.1002/biot.201400428.

6. Crill W.D., Hughes H.R., Delorey M.J., Chang G.J. Humoral immune responses of dengue fever patients using epitope-specific serotype-2 virus-like particle antigens. PLoS One. 2009;4(4):e4991. DOI 10.1371/journal.pone.0004991.

7. Dai L., Song J., Lu X., Deng Y.Q., Musyoki A.M., Cheng H., Zhang Y., Yuan Y., Song H., Haywood J., Xiao H., Yan J., Shi Y., Qin C.F., Qi J., Gao G.F. Structures of the Zika virus envelope protein and its complex with a flavivirus broadly protective antibody. Cell Host Microbe. 2016;19(5):696-704. DOI 10.1016/j.chom.2016.04.013.

8. de Alwis R., Smith S.A., Olivarez N.P., Messer W.B., Huynh J.P., Wahala W.M., White L.J., Diamond M.S., Baric R.S., Crowe J.E., Jr., de Silva A.M. Identification of human neutralizing antibodies that bind to complex epitopes on dengue virions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012;109(19):7439-7444. DOI 10.1073/pnas.1200566109.

9. Dowd K.A., Pierson T.C. Antibody-mediated neutralization of flaviviruses: a reductionist view. Virology. 2011;411(2):306-315. DOI 10.1016/j.virol.2010.12.020.

10. Elahi M., Islam M.M., Noguchi K., Yohda M., Toh H., Kuroda Y. Computational prediction and experimental characterization of a “size switch type repacking” during the evolution of dengue envelope protein domain III (ED3). Biochim. Biophys. Acta. 2014;1844(3):585592. DOI 10.1016/j.bbapap.2013.12.013.

11. Ershova A.S., Gra O.A., Lyaschuk A.M., Grunina T.M., Tkachuk A.P., Bartov M.S., Savina D.M., Sergienko O.V., Galushkina Z.M., Gudov V.P., Kozlovskaya L.I., Kholodilov I.S., Gmyl L.V., Karganova G.G., Lunin V.G., Karyagina A.S., Gintsburg A.L. Recombinant domains III of Tick-Borne Encephalitis Virus envelope protein in combination with dextran and CpGs induce immune response and partial protectiveness against TBE virus infection in mice. BMC Infect. Dis. 2016;16(1):544.

12. Fink A.L. Protein aggregation: folding aggregates, inclusion bodies and amyloid. Fold. Des. 1998;3(1):R9-23.

13. Halstead S.B. Dengue Antibody-Dependent Enhancement: Knowns and Unknowns. Microbiol. Spectr. 2014;2(6). DOI 10.1128/microbiolspec.AID-0022-2014.

14. Haslwanter D., Blaas D., Heinz F.X., Stiasny K. A novel mechanism of antibody-mediated enhancement of flavivirus infection. PLoS Pathog. 2017;13(9):e1006643. DOI 10.1371/journal.ppat.1006643.

15. Holbrook M.R., Shope R.E., Barrett A.D. Use of recombinant E protein domain III-based enzyme-linked immunosorbent assays for differentiation of tick-borne encephalitis serocomplex flaviviruses from mosquito-borne flaviviruses. J. Clin. Microbiol. 2004;42(9):4101-4110.

16. Jarmer J., Zlatkovic J., Tsouchnikas G., Vratskikh O., Strauß J., Aberle J.H., Chmelik V., Kundi M., Stiasny K., Heinz F.X. Variation of the specificity of the human antibody responses after tick-borne encephalitis virus infection and vaccination. J. Virol. 2014;88(23):1384513857. DOI 10.1128/JVI.02086-14.

17. Katzelnick L.C., Gresh L., Halloran M.E., Mercado J.C., Kuan G., Gordon A., Balmaseda A., Harris E. Antibody-dependent enhancement of severe dengue disease in humans. Science. 2017;358(6365):929932. DOI 10.1126/science.aan6836.

18. Kulkarni M.R., Numoto N., Ito N., Kuroda Y. Modeling and experimental assessment of a buried Leu-Ile mutation in dengue envelope domain III. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2016;471(1):163168. DOI 10.1016/j.bbrc.2016.01.159.

19. Lisova O., Hardy F., Petit V., Bedouelle H. Mapping to completeness and transplantation of a group-specific, discontinuous, neutralizing epitope in the envelope protein of dengue virus. J. Gen. Virol. 2007;88(Pt.9):2387-2397.

20. Maillard R.A., Jordan M., Beasley D.W., Barrett A.D., Lee J.C. Long range communication in the envelope protein domain III and its effect on the resistance of West Nile virus to antibody-mediated neutralization. J. Biol. Chem. 2008;283(1):613-622.

21. Nybakken G.E., Oliphant T., Johnson S., Burke S., Diamond M.S., Fremont D.H. Structural basis of West Nile virus neutralization by a therapeutic antibody. Nature. 2005;437(7059):764-769.

22. Oliphant T., Engle M., Nybakken G.E., Doane C., Johnson S., Huang L., Gorlatov S., Mehlhop E., Marri A., Chung K.M., Ebel G.D., Kramer L.D., Fremont D.H., Diamond M.S. Development of a humanized monoclonal antibody with therapeutic potential against West Nile virus. Nat. Med. 2005;11(5):522-530.

23. Oliphant T., Nybakken G.E., Austin S.K., Xu Q., Bramson J., Loeb M., Throsby M., Fremont D.H., Pierson T.C., Diamond M.S. Induction of epitope-specific neutralizing antibodies against West Nile virus. J. Virol. 2007;81(21):11828-11839.

24. Pierson T.C., Kielian M. Flaviviruses: braking the entering. Curr. Opin. Virol. 2013;3(1):3-12. DOI 10.1016/j.coviro.2012.12.001.

25. Rey F.A., Heinz F.X., Mandl C., Kunz C., Harrison S.C. The envelope glycoprotein from tick-borne encephalitis virus at 2 Å resolution. Nature. 1995;375(6529):291-298.

26. Rey F.A., Stiasny K., Vaney M.C., Dellarole M., Heinz F.X. The bright and the dark side of human antibody responses to flaviviruses: lessons for vaccine design. EMBO Rep. 2018;19(2):206-224. DOI 10.15252/embr.201745302.

27. Robinson L.N., Tharakaraman K., Rowley K.J., Costa V.V., Chan K.R., Wong Y.H., Ong L.C., Tan H.C., Koch T., Cain D., Kirloskar R., Viswanathan K., Liew C.W., Tissire H., Ramakrishnan B., Myette J.R., Babcock G.J., Sasisekharan V., Alonso S., Chen J., Lescar J., Shriver Z., Ooi E.E., Sasisekharan R. Structure-guided design of an anti-dengue antibody directed to a non-immunodominant epitope. Cell. 2015;162(3):493-504. DOI 10.1016/j.cell.2015.06.057.

28. Roehrig J.T. Antigenic structure of flavivirus proteins. Adv. Virus Res. 2003;59:141-175.

29. Sánchez M.D., Pierson T.C., McAllister D., Hanna S.L., Puffer B.A., Valentine L.E., Murtadha M.M., Hoxie J.A., Doms R.W. Characterization of neutralizing antibodies to West Nile virus. Virology. 2005; 336(1):70-82.

30. Sun H., Chen Q., Lai H. Development of antibody therapeutics against flaviviruses. Int. J. Mol. Sci. 2017;19(1). pii: E54. DOI 10.3390/ijms19010054.

31. Tikunova N.V., Matveev A.L., Baykov I.K., Khlusevich Y.A., Stronin O.V., Bondarenko D.A., Murashev A.N. Preclinical study of a preparation developed on the base of chimeric antibody against tickborne encephalitis virus. Trudy Instituta Poliomielita i Virusnykh Entsefalitov im. M.P. Chumakova RAMN. Meditsinskaya Virusologiya = Medical Virology (Moscow). 2015;29(2):111. (in Russian)

32. Tsekhanovskaya N.A., Matveev L.E., Rubin S.G., Karavanov A.S., Pressman E.K. Epitope analysis of tick-borne encephalitis (TBE) complex viruses using monoclonal antibodies to envelope glycoprotein of TBE virus (persulcatus subtype). Virus Res. 1993;30(1):1-16.

33. Volk D.E., Chavez L., Beasley D.W., Barrett A.D., Holbrook M.R., Gorenstein D.G. Structure of the envelope protein domain III of Omsk hemorrhagic fever virus. Virology. 2006;351(1):188-195.

34. Volk D.E., May F.J., Gandham S.H., Anderson A., Von Lindern J.J., Beasley D.W., Barrett A.D., Gorenstein D.G. Structure of yellow fever virus envelope protein domain III. Virology. 2009;394(1):12-18. DOI 10.1016/j.virol.2009.09.001.

35. Vratskikh O., Stiasny K., Zlatkovic J., Tsouchnikas G., Jarmer J., Karrer U., Roggendorf M., Roggendorf H., Allwinn R., Heinz F.X. Dissection of antibody specificities induced by yellow fever vaccination. PLoS Pathog. 2013;9(6):e1003458. DOI 10.1371/journal.ppat.1003458.

36. Wahala W.M., Kraus A.A., Haymore L.B., Accavitti-Loper M.A., de Silva A.M. Dengue virus neutralization by human immune sera: role of envelope protein domain III-reactive antibody. Virology. 2009; 392(1):103-113. DOI 10.1016/j.virol.2009.06.037.

37. Wang J., Bardelli M., Espinosa D.A., Pedotti M., Ng T.S., Bianchi S., Simonelli L., Lim E.X.Y., Foglierini M., Zatta F., Jaconi S., Beltramello M., Cameroni E., Fibriansah G., Shi J., Barca T., Pagani I., Rubio A., Broccoli V., Vicenzi E., Graham V., Pullan S., Dowall S., Hewson R., Jurt S., Zerbe O., Stettler K., Lanzavecchia A., Sallusto F., Cavalli A., Harris E., Lok S.M., Varani L., Corti D. A human Bispecific antibody against Zika virus with high therapeutic potential. Cell. 2017;171(1):229-241.e15. DOI 10.1016/j.cell.2017.09.002.

38. Wang P., Yang X. Neutralization efficiency is greatly enhanced by bivalent binding of an antibody to epitopes in the V4 region and the membrane-proximal external region within one trimer of human immunodeficiency virus type 1 glycoproteins. J. Virol. 2010;84(14): 7114-7123. DOI 10.1128/JVI.00545-10.

39. White M.A., Liu D., Holbrook M.R., Shope R.E., Barrett A.D., Fox R.O. Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of Langat virus envelope protein domain III. Acta Crystallogr. 2003; D59:1049-1051. DOI 10.1107/S0907444903004475.

40. Wu K.P., Wu C.W., Tsao Y.P., Kuo T.W., Lou Y.C., Lin C.W., Wu S.C., Cheng J.W. Structural basis of a flavivirus recognized by its neutralizing antibody: solution structure of the domain III of the Japanese encephalitis virus envelope protein. J. Biol. Chem. 2003;278(46): 46007-46013.

41. Yang J., Zhang J., Chen W., Hu Z., Zhu J., Fang X., Yuan W., Li M., Hu X., Tan Y., Hu F., Rao X. Eliciting cross-neutralizing antibodies in mice challenged with a dengue virus envelope domain III expressed in Escherichia coli. Can. J. Microbiol. 2012;58(4):369-380. DOI 10.1139/w11-137.

42. Zhao H., Fernandez E., Dowd K.A., Speer S.D., Platt D.J., Gorman M.J., Govero J., Nelson C.A., Pierson T.C., Diamond M.S., Fremont D.H. Structural basis of Zika virus-specific antibody protection. Cell. 2016;166(4):1016-1027. DOI 10.1016/j.cell.2016.07.020.

43. Zidane N., Dussart P., Bremand L., Bedouelle H. Cross-reactivities between human IgMs and the four serotypes of dengue virus as probed with artificial homodimers of domain-III from the envelope proteins. BMC Infect. Dis. 2013;13:302. DOI 10.1186/1471-2334-13-302.


Дополнительные файлы

Просмотров: 65

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)