Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54103 БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ BIOORGANIC, BIOPHYSICAL AND MEDICINAL CHEMISTRY БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ EXPRESSION OF C-TERMINAL FRAGMENTS OF THE TICK-BORNE ENCEPHALITIS VIRUS E PROTEIN AND ITS IMMUNOGENICITY IN THE CONTENT OF NANOPARTICULATE TI-COMPLEX ЭКСПРЕССИЯ С-КОНЦЕВЫХ ФРАГМЕНТОВ БЕЛКА Е ВИРУСА КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА И ИХ ИММУНОГЕННОСТЬ В СОСТАВЕ НАНОЧАСТИЦ ТИ-КОМПЛЕКСОВ Иванов А А Ivanov A A sentado_333@mail.ru Кондратов И Г Kondratov I G Люкманова Е Н Lukmanova E N Веремейчик Г Н Veremeichik G N Мазейка А Н Mazeika A N Цыбульский А В Tsybulsky A V Костецкий Э Я Kostetsky E Y Санина Н М Sanina N M Дальневосточный федеральный университет ru Far Eastern Federal University ru Лимнологический институт СО РАН ru Limnological Institute SB RAS ru ФГБУН Институт биоорганической химии им. ак. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН ru Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry Russian Academy of Sciences ru Биолого-почвенный институт ДВО РАН ru Institute of Biology and Soil Science FEB RAS ru Дальневосточный федеральный университет ru Far Eastern Federal University ru Дальневосточный федеральный университет ru Far Eastern Federal University ru Дальневосточный федеральный университет ru Far Eastern Federal University ru Дальневосточный федеральный университет ru Far Eastern Federal University ru 25 12 2016 25 12 2016 1 2 210 214 20 12 2016 20 12 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54103/view

С целью создания субъединичной вакцины против распространенного и смертельно опасного вирусного заболевания - клещевого энцефалита наиболее целесообразным представляется использование III домена белка Е вируса клещевого энцефалита (ВКЭ), включающего основные эпитопы нейтрализации вируса, и прилегающей к нему С-концевой цепочки белка Е, состоящей из ножки и гидрофобного якоря, необходимого для инкорпорирования белка в созданный нами адъювантный наноноситель антигенов - тубулярный иммуностимулирующий комплекс (ТИ-комплекс). Для получения двух фрагментов белка Е: III домена и III домена с ножкой и гидрофобным якорем была использована экспрессионная система Escherichia coli и бесклеточная система. Показано, что гидрофобный якорь, токсичный для бактерии, разрушается после синтеза в клетке. Однако в бесклеточной среде фрагмент белка Е с гидрофобным якорем был успешно экспрессирован. Иммунизация мышей полученными антигенами как в составе ТИ-комплексов, так и без них показала отсутствие иммуногенности III домена, тогда как III домен с ножкой и гидрофобным якорем в 2 раза эффективнее стимулировал выработку антител по сравнению с контролем. Инкорпорирование этого рекомбинантного белка в ТИ-комплексы приводило к дальнейшему повышению иммуногенности антигена в 1.5 раза. Полученные результаты будут использованы для поиска более эффективных форм С-концевого домена белка Е для получения оптимальной вакцинной конструкции на основе ТИ-комплексов.

In order to create subunit vaccine against widespread and deadly viral disease - encephalitis, most feasible is the use of domain III of the tick-borne encephalitis virus (TBE) E protein, which includes the main virus neutralizing epitopes, as well as the adjacent C-terminal polypeptide chain, consisting of the stem and a hydrophobic anchor required for incorporation of the protein into the adjuvant nanocarrier of antigens - tubular immunostimulating complex (TI-complex) elaborated by us. It was used expression system of Escherichia coli and the cell-free expression system to obtain two fragments of E protein: domain III and domain III with the stem and the hydrophobic anchor. It was shown that hydrophobic anchor, which is toxic for bacteria, is destroyed after synthesis in the cell. However, part of E protein with hydrophobic anchor was successfully expressed in cell-free system. Immunization of mice by received antigens in the content of TI-complexes and without them showed no immunogenicity of domain III, while domain III with the stem and the anchor stimulated the production of antibodies by 2 times more effectively compared with the control. The incorporation of this recombinant protein in TI-complex resulted in further enhance of the antigen immunogenicity by 1.5 times. The results will be used to search for more effective forms of the C-terminal domain of E protein for optimal vaccine construction based on TI-complexes.

 экспрессионные системы субъединичные белки адъювантный наноноситель антигена expression systems subunit proteins adjuvant nanocarrier of antigen

Kovalev S.Y., Kokorev V.S., Belyaeva I.V. Distribution of Far-Eastern tick-borne encephalitis virus subtype strains in the former Soviet Union. J. Gen. Virol., 2010, vol. 91, pp. 2941-2946. Kovalev S.Y., Kokorev V.S., Belyaeva I.V. Distribution of Far-Eastern tick-borne encephalitis virus subtype strains in the former Soviet Union. J. Gen. Virol., 2010, vol. 91, pp. 2941-2946. Санина Н.М., Попов А.М., Ли И.А., Костецкий Э.Я., Цыбульский А.В., Шныров В.Л. Способ получения носителя антигенов на основе липидов из морских макрофитов и тритерпенового гликозида кукумариозида. Патент РФ 2319506. Приоритет - 12 октября 2005. [Sanina N.M., Popov A.M., Lee I.A., Kostetsky E.Y. et al. Mode of forming of antigen carrier based on lipids from marine macrophytes and triterpene glycoside cucumarioside. Patent of Russian Federation 2319506. Priority - October 12, 2005. (In Russ.)] Sanina N.M., Popov A.M., Li I.A., Kosteckiy E.Ya., Cybul'skiy A.V., Shnyrov V.L. Sposob polucheniya nositelya antigenov na osnove lipidov iz morskih makrofitov i triterpenovogo glikozida kukumariozida. Patent RF 2319506. Prioritet - 12 oktyabrya 2005. [Sanina N.M., Popov A.M., Lee I.A., Kostetsky E.Y. et al. Mode of forming of antigen carrier based on lipids from marine macrophytes and triterpene glycoside cucumarioside. Patent of Russian Federation 2319506. Priority - October 12, 2005. (In Russ.)] Sanina N.M., Kostetsky E.Y., Shnyrov V.L., Tsybulsky A.V., Novikova O.D., Portniagina O.Y., Vorobieva N.S., Mazeika A.N., Bogdanov M.V. The influence of monogalactosyldiacylglycerols from different marine macrophytes on immunogenicity and conformation of protein antigen of tubular immunostimulating complex. Biochimie, 2012, vol. 94, pp. 1048-1056. Sanina N.M., Kostetsky E.Y., Shnyrov V.L., Tsybulsky A.V., Novikova O.D., Portniagina O.Y., Vorobieva N.S., Mazeika A.N., Bogdanov M.V. The influence of monogalactosyldiacylglycerols from different marine macrophytes on immunogenicity and conformation of protein antigen of tubular immunostimulating complex. Biochimie, 2012, vol. 94, pp. 1048-1056. Vorobyeva N.S., Mazeika A.N., Davydova L.A., Velansky P.V., Tsybulsky A.V., Kostetsky E.Y., Sanina N.M. The effects of triterpene glycosides and phospholipids from marine invertebrates in the composition of tubular immunostimulating complexes on the immunogenicity of human cerum albumin. Russian Journal of Marine Biology, 2015, vol. 41, pp. 69-77. Vorobyeva N.S., Mazeika A.N., Davydova L.A., Velansky P.V., Tsybulsky A.V., Kostetsky E.Y., Sanina N.M. The effects of triterpene glycosides and phospholipids from marine invertebrates in the composition of tubular immunostimulating complexes on the immunogenicity of human cerum albumin. Russian Journal of Marine Biology, 2015, vol. 41, pp. 69-77. Rey F.A., Heinz F.X., Mandl C., Kunzt C., Harrison S.C. The envelope glycoprotein from tick-borne encephalitis virus at 2A resolution. Nature, 1995, vol. 375, pp. 291-298. Rey F.A., Heinz F.X., Mandl C., Kunzt C., Harrison S.C. The envelope glycoprotein from tick-borne encephalitis virus at 2A resolution. Nature, 1995, vol. 375, pp. 291-298. Kiermayr S., Stiasny K., Heinz F.X. Impact of quaternary organization on the antigenic structure of the tick- borne encephalitis virus envelope glycoprotein E. J.Virol., 2009, vol. 83, pp. 8482-8491. Kiermayr S., Stiasny K., Heinz F.X. Impact of quaternary organization on the antigenic structure of the tick- borne encephalitis virus envelope glycoprotein E. J.Virol., 2009, vol. 83, pp. 8482-8491. Schneider B., Junge F., Shirokov V.A., Durst F., Schwarz D., Dötsch V., Bernhard F. Membrane protein expression in cell-free systems. Methods Mol. Biol., 2010, vol. 601, pp. 165-186. Schneider B., Junge F., Shirokov V.A., Durst F., Schwarz D., Dötsch V., Bernhard F. Membrane protein expression in cell-free systems. Methods Mol. Biol., 2010, vol. 601, pp. 165-186. Kostetsky E.Y., Sanina N.M., Mazeika A.N., Tsybulsky A.V., Vorobyeva N.S., Shnyrov V.L. Tubular immunostimulating complex based on cucumarioside A2-2 and monogalactosyldiacylglycerol from marine macrophytes. J. Nanobiotechnology, 2011, vol. 9, no. 35. Kostetsky E.Y., Sanina N.M., Mazeika A.N., Tsybulsky A.V., Vorobyeva N.S., Shnyrov V.L. Tubular immunostimulating complex based on cucumarioside A2-2 and monogalactosyldiacylglycerol from marine macrophytes. J. Nanobiotechnology, 2011, vol. 9, no. 35. Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Khabibullina N.F., Kopeina G.S., Shulepko M.A., Paramonov A.S., Mineev K.S., Tikhonov R.V., Shingarov L.N., Petrovskaya L.E., Dolgikh D.A., Arseniev A.S., Kirpichnikov M.P. Lipid-protein nanodiscs for cell-free production of integral membrane proteins in a soluble and folded state: Comparison with detergent micelles, bicelles and liposomes. Biochim. Biophys. Acta, 2011, vol. 1818, pp. 349-358. Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Khabibullina N.F., Kopeina G.S., Shulepko M.A., Paramonov A.S., Mineev K.S., Tikhonov R.V., Shingarov L.N., Petrovskaya L.E., Dolgikh D.A., Arseniev A.S., Kirpichnikov M.P. Lipid-protein nanodiscs for cell-free production of integral membrane proteins in a soluble and folded state: Comparison with detergent micelles, bicelles and liposomes. Biochim. Biophys. Acta, 2011, vol. 1818, pp. 349-358.