RU2186111C2 - Recombinant neuraminidase of influenza type na2 (variants) - Google Patents
Recombinant neuraminidase of influenza type na2 (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186111C2 RU2186111C2 RU96117001/13A RU96117001A RU2186111C2 RU 2186111 C2 RU2186111 C2 RU 2186111C2 RU 96117001/13 A RU96117001/13 A RU 96117001/13A RU 96117001 A RU96117001 A RU 96117001A RU 2186111 C2 RU2186111 C2 RU 2186111C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neuraminidase
- recombinant
- influenza
- virus
- hemagglutinin
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/005—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/24—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
- C12N9/2402—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
- C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
- C12Y302/01018—Exo-alpha-sialidase (3.2.1.18), i.e. trans-sialidase
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K39/00—Medicinal preparations containing antigens or antibodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2760/00—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses negative-sense
- C12N2760/00011—Details
- C12N2760/16011—Orthomyxoviridae
- C12N2760/16022—New viral proteins or individual genes, new structural or functional aspects of known viral proteins or genes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к рекомбинантной нейраминидазе гриппа, вектору экспрессии, с помощью которого рекомбинантная нейраминидаза может экспрессироваться в клетках-хозяевах методом продуцирования и очистки рекомбинантной нейраминидазы, вакцинам против гриппа и использованию рекомбинантной нейраминидазы в соответствии с настоящим изобретением. The invention relates to a recombinant influenza neuraminidase, an expression vector by which recombinant neuraminidase can be expressed in host cells by the production and purification of recombinant neuraminidase, influenza vaccines and the use of recombinant neuraminidase in accordance with the present invention.
Эпидемии гриппа, вызываемые вирусами А и Б, приводят к значительному дискомфорту пораженных ими людей и оказывают очень большое воздействие на социальную и экономическую жизнь. Грипп является причиной высокого уровня смертности у пожилых людей и пациентов, страдающих хроническими заболеваниями. С момента применения в 40-х годах нашего столетия инактивированные вакцины на основе вирусного материала, выращенного в куриных эмбрионах, показали свою очевидную эффективность против гриппа и привели к значительному сокращению смертности людей, входящих в группу риска. Influenza epidemics caused by viruses A and B lead to significant discomfort for the people affected by them and have a very big impact on social and economic life. Influenza causes a high mortality rate in the elderly and patients suffering from chronic diseases. Since the use of inactivated vaccines based on viral material grown in chicken embryos in the 40s of our century, they have shown their obvious effectiveness against influenza and have led to a significant reduction in mortality among people at risk.
Вирусы гриппа уникальны среди других вирусов, развивающихся в бронхиолах, поскольку они претерпевают значительные антигенные изменения (так называемый "дрейф") в двух их поверхностных антигенах, а именно гемагглютинине (HА) и нейраминидазе (NА). Influenza viruses are unique among other viruses developing in the bronchioles, as they undergo significant antigenic changes (the so-called “drift”) in their two surface antigens, namely hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA).
Кроме того, грипп А благодаря феномену "сдвига" (shift) способен обходить распространенный иммунитет. Возникающий у людей вирус представляет собой ген нейраминидазы, который появляется из животных источников генов гриппа. В 1957 году наиболее распространенный в то время вирус типа NA1 сменился новым вирусом типа NА2. С 1977 года вирусы типа NА1 вновь вернулись в популяцию человека. Применяемые в настоящее время вакцины должны поэтому предпочтительно быть направлены против обоих типов вирусов NA1 и NА2. In addition, influenza A due to the phenomenon of "shift" (shift) is able to bypass common immunity. The virus that occurs in humans is a neuraminidase gene that appears from animal sources of influenza genes. In 1957, the most widespread virus of the type NA1 at that time was replaced by a new virus of the type NA2. Since 1977, type NA1 viruses have returned to the human population. Current vaccines should therefore preferably be directed against both types of NA1 and NA2 viruses.
Нейраминидаза катализирует удаление концевых остатков сиаловой кислоты гликозильных групп, при этом разрушаются потенциальные рецепторы для гемагглютинина (Gottschalk 1957; Burnet and Stone, 1947). Считается, что нейраминидаза играет важную роль, препятствуя агрегации вируса и подавляя его способность распространяться из клетки в клетку (Colman and Ward, 1985). Neuraminidase catalyzes the removal of terminal sialic acid residues of glycosyl groups, while the potential receptors for hemagglutinin are destroyed (Gottschalk 1957; Burnet and Stone, 1947). It is believed that neuraminidase plays an important role in inhibiting virus aggregation and inhibiting its ability to spread from cell to cell (Colman and Ward, 1985).
Каждая молекула нейраминидазы (Мr = 240000) имеет структуру, которая напоминает поганку и состоит из четырех идентичных полипептидных цепочек, образованных двумя димерами, которые связаны дисульфидными мостиками и далее скрепляются друг с другом нековалентными связями (Bucher and Kilbourne, 1972; Laver and Valentine, 1969; Vargese et al., 1983; Ward et al., 1983). В отличие от гемагглютинина нейраминидаза закрепляется в липидной мембране с помощью неподвергнутой сплайсингу NА-концевой липофильной последовательности (Fields et al. , 1983; Вlоск et al., 1982), так называемого мембранного якоря. Наибольшая часть всей структуры выступает за мембрану и образует там периферическую "головную" часть, имеющей форму коробочки, которая размещается поверх удлиненной области "стебля" (Wrigley et al., 1973). Внутри головки содержится мономер, который имеет свой собственный каталитический сайт и содержит по крайней мере четыре NА-связанные гликозильные группы (Colman et al. , 1983; Ward et al., 1982). Наличие O-гликозилирования было установлено совсем недавно.Each neuraminidase molecule (M r = 240000) has a structure that resembles a toadstool and consists of four identical polypeptide chains formed by two dimers that are linked by disulfide bridges and are further bonded to each other by non-covalent bonds (Bucher and Kilbourne, 1972; Laver and Valentine, 1969; Vargese et al., 1983; Ward et al., 1983). In contrast to hemagglutinin, neuraminidase is fixed in the lipid membrane using the non-spliced NA-terminal lipophilic sequence (Fields et al., 1983; Blosk et al., 1982), the so-called membrane anchor. The largest part of the entire structure protrudes beyond the membrane and forms there a peripheral “head” part, which has the shape of a box, which is placed over an elongated region of the “stem” (Wrigley et al., 1973). The head contains a monomer that has its own catalytic site and contains at least four NA-linked glycosyl groups (Colman et al., 1983; Ward et al., 1982). The presence of O-glycosylation has been established recently.
Вследствие их внешнего расположения антигены гемагглютинин и нейраминидаза являются наиболее важными мишенями в структуре вируса для иммунной системы хозяина. Что касается антигенов, которые специфично связываются с гемагглютинином, то считается, что они нейтрализуют инвазивную способность вируса, вероятно путем блокирования ранних стадий инфекции (Hirst, 1942; Kida et al., 1983). Нейраминидаза-специфичные антитела обычно не препятствуют первичной инфекции клетки-мишени (Jahiel and Kilbourne, 1966; Kilbourne et al. , 1968; Johanssen et al., 1988), а блокируют именно распространение вируса. Далее, вследствие протекания конкурентных процессов иммунный ответ на нейраминидазу, видимо, частично подавляется в пользу более часто встречающегося антигена гемагглютинина (Johanssen et al., 1987; Kilbourne, 1976). В итоге воздействие иммунитета нейраминидазы обычно затмевается антителами, нейтрализующими гемагглютинин. По этой причине внимание разработчиков вакцины в течение длительного времени было почти исключительно сфокусировано на гемагглютинине. Due to their external location, hemagglutinin and neuraminidase antigens are the most important targets in the structure of the virus for the host immune system. As for antigens that specifically bind to hemagglutinin, it is believed that they neutralize the invasive ability of the virus, probably by blocking the early stages of infection (Hirst, 1942; Kida et al., 1983). Neuraminidase-specific antibodies usually do not prevent primary infection of the target cell (Jahiel and Kilbourne, 1966; Kilbourne et al., 1968; Johanssen et al., 1988), but they block the spread of the virus. Further, due to the occurrence of competitive processes, the immune response to neuraminidase is apparently partially suppressed in favor of the more common hemagglutinin antigen (Johanssen et al., 1987; Kilbourne, 1976). As a result, the effects of neuraminidase immunity are usually overshadowed by antibodies that neutralize hemagglutinin. For this reason, the attention of vaccine developers for a long time has been almost exclusively focused on hemagglutinin.
Однако ряд экспериментальных наблюдений указывает на то, что нейраминидаза на самом деле способна играть важную роль в создании защитного иммунитета против гриппа (Schulman et al., 1968; Johansen and Kilbourne, 1990; Johansen et al. , 1993). Фундаментальные исследования иммуногенного потенциала нейраминидазы требуют очень чистых антигенов в достаточном количестве и с правильной трехмерной структурой. До настоящего времени нейраминидазу получают обработкой оболочек вируса детергентами (Gallgher et al., 1984; Kilbourne еt al., 1968) или протеолитическим расщеплением головки белка, часто с помощью проназы (Seto et al., 1966; Rott et al., 1974), с последующей очисткой нейраминидазы. Хотя эти методы в какой-то степени применимы, они имеют значительные ограничения с точки зрения выхода и чистоты продукта. However, a number of experimental observations indicate that neuraminidase is actually able to play an important role in creating protective immunity against influenza (Schulman et al., 1968; Johansen and Kilbourne, 1990; Johansen et al., 1993). Basic research on the immunogenic potential of neuraminidase requires very pure antigens in sufficient quantities and with the correct three-dimensional structure. To date, neuraminidase is obtained by treating the envelopes of the virus with detergents (Gallgher et al., 1984; Kilbourne et al., 1968) or by proteolytic cleavage of the protein head, often using pronase (Seto et al., 1966; Rott et al., 1974), followed by purification of neuraminidase. Although these methods are applicable to some extent, they have significant limitations in terms of yield and purity of the product.
В связи с этим целью настоящего изобретения является рекомбинантная нейраминидаза гриппа, которая обладает антигенными свойствами, соответствующими свойствам природной нейраминидазы, и корректно свернута. In this regard, the aim of the present invention is a recombinant influenza neuraminidase, which has antigenic properties corresponding to the properties of natural neuraminidase and is correctly folded.
В соответствии с настоящим изобретением указанная рекомбинантная нейраминидаза в практически очищенной форме может быть получена:
а) культивированием в культуральной среде клеток-хозяев, трансформированных с помощью вектора экспрессии нейраминидазы или инфицированных вирусом, который трансформирован с помощью вектора экспрессии нейраминидазы, при этом вектор экспрессии включает по крайней мере часть кодирующей области гена нейраминидазы вируса гриппа минус область, кодирующая мембранный якорь, или ее модифицированный вариант, которой предшествует присоединенная в фазе сигнальная последовательность; и
б) выделением продуктов экспрессии нейраминидазы из культуральной среды.In accordance with the present invention, the indicated recombinant neuraminidase in substantially purified form can be obtained:
a) culturing in a culture medium host cells transformed with a neuraminidase expression vector or infected with a virus that is transformed with a neuraminidase expression vector, the expression vector comprising at least a portion of the coding region of the influenza virus neuraminidase gene minus the region encoding the membrane anchor, or a modified version thereof, which is preceded by a signal sequence connected in phase; and
b) isolation of neuraminidase expression products from the culture medium.
Рекомбинантная нейраминидаза по настоящему изобретению, секретируемая в культуральную среду, может, например, использоваться в фундаментальных исследованиях, в которых проводится отдельная вакцинация нейраминидазой, с целью определения роли нейраминидазы в вакцине. На практике рекомбинантная нейраминидаза вероятно все еще будет использоваться в сочетании с гемагглютинином, чтобы увеличить степень защиты (процента получившего прививки населения, которое эффективно защищено от инфекции) и устойчивость защиты (защиты от более поздних эпидермических штаммов). The recombinant neuraminidase of the present invention, secreted into the culture medium, can, for example, be used in basic studies in which a separate vaccination with neuraminidase is carried out in order to determine the role of neuraminidase in the vaccine. In practice, recombinant neuraminidase will probably still be used in combination with hemagglutinin to increase the degree of protection (percentage of the vaccinated population that is effectively protected against infection) and resistance to protection (protection against later epidermal strains).
В настоящем изобретении, в частности, заявляется рекомбинантная нейраминидаза гриппа NА2, которую можно получить выращиванием клеток-хозяев в подходящей для выращивания питательной среде и выделением продукта экспрессии нейраминидазы из питательной среды. На практике эта процедура заключается в переносе рекомбинантного модуля экспрессии из рАс21VNАS в бакуловирус дикого типа или его производное. Клетки-хозяева затем инфицируют с помощью этого рекомбинантного бакуловируса. In the present invention, in particular, a recombinant NA2 influenza neuraminidase is claimed, which can be obtained by culturing host cells in a suitable growth medium and isolating the neuraminidase expression product from the growth medium. In practice, this procedure involves transferring the recombinant expression module from pAC21VNAS to wild-type baculovirus or its derivative. The host cells are then infected with this recombinant baculovirus.
Клетки-хозяева, которые используются для получения рекомбинантной нейраминидазы гриппа, преимущественно получают из низших эукариотных организмов, таких как насекомые, преимущественно из клеточной линии sf9 насекомых, однако могут также использоваться дрожжевые клетки, такие как Saccharomyces или Pichia. Host cells that are used to produce recombinant influenza neuraminidase are predominantly derived from lower eukaryotic organisms such as insects, mainly from the insect sf9 cell line, but yeast cells such as Saccharomyces or Pichia can also be used.
Настоящее изобретение относится также к двух векторам для экспрессии способной секретироваться нейраминидазы гриппа, содержащим сайт инициации репликации, по крайней мере часть кодирующей области гена нейраминидазы гриппа минус область, которая кодирует мембранный якорь, или ее модифицированный вариант, сигнальную последовательность, расположенную в 5'-положении от кодирующего района и связанную с ним в фазе, промотор, расположенный в 5'-положении от сигнальной последовательности, и терминатор транскрипции, расположенный в 3'-положении от кодирующей области. В изобретении, в частности, заявляется вектор для экспрессии способной секретироваться нейраминидазы гриппа NA2, который содержит сайт инициации репликации, кодирующую область гена штамма гриппа A/Victoria/3/75 минус область, кодирующая мембранный якорь, или ее модифицированный вариант. The present invention also relates to two vectors for the expression of a secreted influenza neuraminidase containing a replication initiation site, at least a portion of the coding region of the influenza neuraminidase gene minus the region that encodes the membrane anchor, or a modified version thereof, a signal sequence located at the 5'-position from the coding region and associated in phase, a promoter located at the 5'-position from the signal sequence, and a transcription terminator located at the 3'-position of the coding region. The invention, in particular, claims a vector for the expression of the NA2 influenza-secreting neuraminidase that contains a replication initiation site encoding a region of a gene of the A / Victoria / 3/75 influenza strain minus a region encoding a membrane anchor, or a modified variant thereof.
Для экспрессии в клетках насекомых указанный вектор помещают в клетку вместе с бакуловирусом дикого типа или его производным. Вследствие двойной гомологичной рекомбинации получают рекомбинантный бакуловирус, при этом модуль экспрессии из вектора вводится в геном вируса. После очистки бляшек получают запас рекомбинантных бакуловирусов, который затем можно использовать, например, для инфицирования клеток sf9. For expression in insect cells, this vector is placed in a cell together with wild-type baculovirus or its derivative. Due to double homologous recombination, a recombinant baculovirus is obtained, wherein the expression module from the vector is introduced into the genome of the virus. After plaque purification, a stock of recombinant baculoviruses is obtained, which can then be used, for example, to infect sf9 cells.
Предпочтительно используют сигнальную последовательность гена гемагглютинина вируса A/Victoria/3/75 (Н3N2) гриппа NA2. Изобретение преимущественно включает вектор рАс21VNАS, зарегистрированный 3 января 1994 года в Коллекции плазмид Лаборатории молекулярной биологии (Laboratorium voor Moleculaire Biologie - Plasmidencollectie (LMBP)) по адресу: K.L. Ladeganckstraat 35, B-9000 Ghent, Belgium, и получивший при депонировании регистрационный номер LMBP 2976, который используют для трансформации вируса, такого как, например, бакуловирус, с помощью двойной гомологичной рекомбинации. В соответствии с настоящим изобретением модуль экспрессии вектора, включающий сигналы регуляции транскрипции, сигнальную последовательность и кодирующую область, помещают в геном вируса. Preferably, the signal sequence of the hemagglutinin gene of the A / Victoria / 3/75 (H3N2) influenza virus NA2 is used. The invention mainly includes the vector pAC21VNAS, registered January 3, 1994 in the Plasmid Collection of the Laboratory of Molecular Biology (Laboratorium voor Moleculaire Biologie - Plasmidencollectie (LMBP)) at K.L. Ladeganckstraat 35, B-9000 Ghent, Belgium, and received the deposit registration number LMBP 2976, which is used to transform a virus, such as, for example, baculovirus, by double homologous recombination. In accordance with the present invention, a vector expression module including transcriptional regulation signals, a signal sequence and a coding region is inserted into the genome of the virus.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения используют второй вектор по настоящему изобретению. Указанный вектор рассчитан на использование в дрожжах и включает, например, сайт инициации репликации, кодирующая область гена нейраминидазы штамма A/Victoria/3/75 гриппа NА2 минус области, которые кодируют соответственно мембранный якорь и стеблевую часть нейраминидазы, или ее модифицированные варианты, сигнальную последовательность, расположенную в 5'-положении от кодирующей области и связанную с ней в фазе, промотор, расположенный в 5'-положении от сигнальной последовательности, и терминатор транскрипции, расположенный в 3'-положении от кодирующей области. In yet another embodiment of the present invention, a second vector of the present invention is used. This vector is designed for use in yeast and includes, for example, a replication initiation site encoding the region of the neuraminidase gene of strain A / Victoria / 3/75 of influenza NA2 minus the regions that encode the membrane anchor and stem part of neuraminidase, respectively, or its modified variants, the signal sequence located at the 5'-position from the coding region and associated with it in phase, a promoter located at the 5'-position from the signal sequence, and a transcription terminator located at the 3'-position from the coding uyuschey area.
Последовательности промотора и терминатора предпочтительно являются гомологичными и выделяются из метилотрофных дрожжей Pichia pastoris таких как последовательности гена алкогольоксидазы 1. В сигнальной последовательности, например, располагается сигнал секреции препро-фактора, спаривания α Saccharomyces cerevisiae. The promoter and terminator sequences are preferably homologous and are isolated from Pichia pastoris methylotrophic yeasts such as the
Указанный вектор pPP1IVNAf1s зарегистрирован 3 января 1995 года в Laboratorium voor Moleculaire Biologie - Plasmidencollectie (LMBP), K.L. Ledeganckstraat 35, B-9000 Ghent, Belgium, и получил при депонировании регистрационный номер LMBP 3223. The indicated vector pPP1IVNAf1s was registered on January 3, 1995 in Laboratorium voor Moleculaire Biologie - Plasmidencollectie (LMBP), K.L. Ledeganckstraat 35, B-9000 Ghent, Belgium, and received an LMBP 3223 registration number upon deposit.
Рекомбинантная нейраминидаза по настоящему изобретению оказалось способна генерировать защитный иммунитет против вирусов гриппа, в частности вирусов гриппа типа NA2. Изобретение относится также к вакцине против гриппа, которая содержит рекомбинантную нейраминидазу. The recombinant neuraminidase of the present invention has proven capable of generating protective immunity against influenza viruses, in particular influenza viruses of the type NA2. The invention also relates to a flu vaccine that contains recombinant neuraminidase.
Кроме того, изобретение относится к способу получения рекомбинантной нейраминидазы и к способу ее очистки. In addition, the invention relates to a method for producing recombinant neuraminidase and to a method for its purification.
В описании настоящего изобретения и в формуле термин "NAS" обозначает секретируемую (рекомбинантную) нейраминидазу; "рNА" относится к природной нейраминидазе, обработанной проназой; "NA" обозначает нейраминидазу. In the description of the present invention and in the formula, the term "NAS" refers to secreted (recombinant) neuraminidase; "pNA" refers to natural pronase-treated neuraminidase; "NA" means neuraminidase.
Настоящее изобретение далее поясняется приведенными ниже примерами, которые приводятся лишь для иллюстрации, а не для ограничения объема притязаний по настоящему изобретению. The present invention is further illustrated by the following examples, which are provided only to illustrate and not to limit the scope of the claims of the present invention.
Пример 1. Экспрессия, очистка и изучение свойств рекомбинантной нейраминидазы гриппа NА2
Материалы и методики
1. Конструирование гена, кодирующего секретируемую нейраминидазу, и его интегрирование в систему экспрессии бакуловируса
а. Плазмиды
Плазмида рV6/21 является производной pBR322, содержащей копию гена нейраминидазы вируса A/Victoria/3/75 гриппа (Van Rompuy et al., 1982). pSV 51 и как pSV 23m, так и рS 24m представляют собой соответственно поздний и ранний SV40-замещенные секторы и описываются в других местах (Huylenbroeck et al., 1988). pSRS-8 представляют собой плазмиду на основе pPLa2311, которая содержит стартовую последовательность гена гемагглютинина (NА) из A/Victoria/3/75 (Н3N2) (Huylenbroeck et al., 1988). Бакуловирусный трансферный вектор pVL941 разработали Luckow and Summers (1989).Example 1. Expression, purification and study of the properties of recombinant influenza neuraminidase NA2
Materials and methods
1. Construction of a gene encoding secreted neuraminidase, and its integration into the baculovirus expression system
a. Plasmids
Plasmid pV6 / 21 is a derivative of pBR322 containing a copy of the influenza A / Victoria / 3/75 virus neuraminidase gene (Van Rompuy et al., 1982). pSV 51 and both pSV 23m and pS 24m are late and early SV40-substituted sectors, respectively, and are described elsewhere (Huylenbroeck et al., 1988). pSRS-8 is a plasmid based on pPLa2311 that contains the start sequence of the hemagglutinin (NA) gene from A / Victoria / 3/75 (H3N2) (Huylenbroeck et al., 1988). The baculovirus transfer vector pVL941 was developed by Luckow and Summers (1989).
b. Субклонирование сигнальной пептидной последовательности гемагглютинина (pIV-рrеНА)
Bst NI фрагмент pSR S-8 размером 1830 пар оснований вставляют с помощью фермента Кленова. Далее располагают Pvu II-линкеры (GCAGCTGC). Полученный фрагмент и pBR322 расщепляют Pvu I и Pvu II и выделяют фрагменты размером соответственно 731 пара оснований и 1699 пар оснований. Их лигированием получают pIv рrеНА, которая содержит 5'-нетранслируемую область гена гемагглютинина, начиная с G16 (АТG = +1, +2, +3), за которой следует интактная сигнальная последовательность гемагглютинина и первые несколько кодонов зрелого гемагглютинина.b. Subcloning of the signal peptide sequence of hemagglutinin (pIV-pRENA)
The Bst NI fragment of pSR S-8 with a size of 1830 base pairs was inserted using the Klenov enzyme. Next, Pvu II linkers (GCAGCTGC) are located. The resulting fragment and pBR322 cleave Pvu I and Pvu II and extract fragments of 731 base pairs and 1699 base pairs, respectively. Their ligation yields pIv pRENA, which contains the 5'-untranslated region of the hemagglutinin gene, starting with G 16 (ATG = +1, +2, +3), followed by the intact signal sequence of hemagglutinin and the first few codons of mature hemagglutinin.
с. Конструирование химерной последовательности, которая кодирует способную секретироваться нейраминидазу: pATIVNAS
pV 6/21 раскрывают с помощью Pvu I и обрабатывают экзонуклеазой Ва131. К этой смеси лигируют Hind III-линкеры, а затем расщепляют Hind III. Фрагмент нейраминидазы размером приблизительно 1500 пар оснований отделяют и клонируют в уникальный Hind III - сайт pSV 23m (рSV 23mIVNA). Плазмиды со вставкой в противоположной ориентации затем расщепляют Fnud и Sal I и выделяют фрагмент размером 1291 пара оснований, содержащий ген нейраминидазы минус последовательность мембранного якоря. Затем pIVpreNA инкубируют с Рst I и Pvu II и получают В61br - фрагмент с сигнальной последовательностью гемагглютинина. Оба фрагмента в конце концов сливают методом лигирования по тупым концам Pvu II - Fnud II и встраивают во фрагмент Sal I/Pst I размером 2253 пары оснований из рАТ153, получая pATIVNAs. Эта плазмида содержит последовательность, которая кодирует сигнальную последовательность гемагглютинина, включая первые несколько аминокислот зрелого гемагглютинина, за которыми непосредственно следует последовательность нейраминидазы, в которой отсутствует сигнальный пептид/мембранный якорь и часть области, кодирующей "стебель". Лигирование фрагментов гемагглютинина и нейраминидазы приводит к замене лишь одной аминокислоты (Gly на Аlа), которая соответствует позиции 5 в зрелом гемагглютинине. На основании информации, опубликованной Minjou et al. (1988) и Van Rompuy et al. (1982), предсказанные последовательности ДНК и аминокислотных остатков, фланкирующие места лигирования в нейраминидазе, показаны на фиг. 2.from. Construction of a chimeric sequence that encodes a secreted neuraminidase: pATIVNAS
d. Интеграция нейраминидазы в бакуловирусный вектор переноса
XbaI/SalI фрагмент из pATIV NAS размером 1368 пар оснований лигируют с фрагментом SаlI/ЕсоRI из рSV 51 размером 5562 пары оснований и фрагментом EcoRI/XbaI из рSV24m размером 624 пары оснований. Копию фрагмента BamHI размером 1647 пар оснований, содержащего ген нейраминидазы и поли(А)-сайт SV40, затем встраивают в единственный сайт рестрикции pVL941, учитывая правильную ориентацию по отношению к промотору полиэдрина, и получают pAc21VNAS. Эта конструкция обеспечивает гомологичную рекомбинантную с ДНК AcNPV дикого типа после котрансфекции клеток sf9. Потомство рекомбинантного вируса выделяют последующей очисткой бляшек, как описано Summers and Smith (1987).d. Integration of neuraminidase into baculovirus transfer vector
The XbaI / SalI fragment from pATIV NAS with a size of 1368 base pairs is ligated with a SalI / EcoRI fragment from pSV 51 of 5562 base pairs and an EcoRI / XbaI fragment from pSV24m of 624 base pairs. A copy of the 1647 base pair BamHI fragment containing the neuraminidase gene and the SV40 poly (A) site is then inserted into a single restriction site pVL941, taking into account the correct orientation with respect to the polyhedrin promoter, and pAc21VNAS is obtained. This construct provides homologous recombinant with wild-type AcNPV DNA after cotransfection of sf9 cells. The progeny of the recombinant virus is isolated by subsequent plaque purification as described by Summers and Smith (1987).
2. Культура клеток насекомого - продукция нейраминидазы
Обычную культуру sf9 клеток насекомого поддерживают в виде конфлюентных клеточных монослоев в среде ТС100, содержащей 10% сыворотки эмбриона теленка и 50 мкг/мл гентамицина. Для проведения инфекции рекомбинантным бакуловирусом культуры переносят в суспензии объемом 200 мл, которые выращивают в роллер-флаконах емкостью 850 мл (25 об/мин). Затем суспензии клеток по окончании их лог-фазы (2•106 клеток на миллилитр) инфицируют рекомбинантным бакуловирусом при moi ("множественности заражения", т.е. количестве инфекционных вирусных частиц на клетку), равной 1,0. Через два часа инфицированные клетки переносят в свежую порцию среды ТС100, не содержащую сыворотку, и инкубируют в суспензию в течение 48 часов. Нейраминидазу очищают из культуральной жидкости, как описано ниже.2. Insect cell culture - neuraminidase production
A typical culture of sf9 insect cells is maintained as confluent cell monolayers in TC100 medium containing 10% calf embryo serum and 50 μg / ml gentamicin. For infection with recombinant baculovirus, cultures are transferred into 200 ml suspensions, which are grown in 850 ml roller bottles (25 rpm). Then, cell suspensions at the end of their log phase (2 • 10 6 cells per milliliter) are infected with recombinant baculovirus with moi ("multiplicity of infection", i.e. the number of infectious viral particles per cell) equal to 1.0. After two hours, the infected cells are transferred to a fresh portion of serum-free TC100 medium and incubated in suspension for 48 hours. Neuraminidase is purified from the culture fluid as described below.
3. Выращивание вируса Х-47 гриппа
Штамм Х-47 гриппа используют в качестве источника для получения природной нейраминидазы A/Victoria/3/75 после обработки проназой. Вирус Х-47 выращивают в полости желточного мешка 11-дневного куриного эмбриона. После двух дней выдерживания в термостате при температуре 25,5oС яйца оставляют на ночь охлаждаться до 4oС и собирают жидкость желточного мешка для дальнейшей переработки.3. Growing the X-47 influenza virus
Strain X-47 influenza is used as a source for the production of natural neuraminidase A / Victoria / 3/75 after treatment with pronase. X-47 virus is grown in the yolk sac of an 11-day-old chicken embryo. After two days in a thermostat at a temperature of 25.5 o C, the eggs are left to cool to 4 o C overnight and the yolk sac is collected for further processing.
4. Буферные системы
Обычно применяют следующие буферные растворы:
буфер А: 20 мМ диэтаноламин/HCl с pH 8,5;
буфер В: 50 мМ NaAc с рН 5,5;
буфер С: 10 мМ NaP с рН 7,4, 150 мМ NaCl;
буферы А и С дополнительно содержат 4% бутанола (если специально не оговаривается) и 2 мМ хлорида кальция.4. Buffer systems
The following buffers are usually used:
buffer A: 20 mM diethanolamine / HCl with a pH of 8.5;
buffer B: 50 mM NaAc with a pH of 5.5;
buffer C: 10 mM NaP with a pH of 7.4, 150 mM NaCl;
Buffers A and C additionally contain 4% butanol (unless specifically stated) and 2 mM calcium chloride.
5. Очистка рекомбинантной нейраминидазы
а. Фракционирование с помощью сульфата аммония
Суспензии культуры sf9 (обычно около 1 литра) собирают после заражения (см. выше) и остатки клеток осаждают центрифугированием при 4000•g в течение 15 минут. Все остальные операции проводят при температуре 4oС. На первой стадии очистки к растворам добавляют 5 мМ раствор азида натрия. Осветленную сырую среду подвергают фракционированию с помощью сульфата аммония при рН 7,5. Вещество, которое осаждается в интервале концентраций от 20% до 60% сульфата аммония, отделят центрифугированием (10000•g, 60 минут) и растворяют в буфере А (без бутанола) + 20 мМ хлорида натрия в количестве, равном одной десятой от первоначального объема. Вновь растворенный осадок подвергают в течение 24 часов диализу (с молекулярным весом отсечки, равным 25 килодальтон) против 50 объемов того же самого буфера в течение 24 ч, при этом буфер трижды меняют. Нерастворимые компоненты удаляют центрифугированием при ускорении 20000•g в течение 15 минут.5. Purification of Recombinant Neuraminidase
a. Ammonium Sulfate Fractionation
Suspensions of sf9 culture (usually about 1 liter) are collected after infection (see above) and cell debris is pelleted by centrifugation at 4000 x g for 15 minutes. All other operations are carried out at a temperature of 4 o C. At the first stage of purification, a 5 mM sodium azide solution is added to the solutions. The clarified crude medium is fractionated with ammonium sulfate at pH 7.5. A substance that precipitates in the concentration range from 20% to 60% ammonium sulfate is separated by centrifugation (10,000 • g, 60 minutes) and dissolved in buffer A (without butanol) + 20 mM sodium chloride in an amount equal to one tenth of the original volume. The newly dissolved precipitate is dialyzed (with a cutoff molecular weight of 25 kilodaltons) for 24 hours against 50 volumes of the same buffer for 24 hours, with the buffer being changed three times. Insoluble components are removed by centrifugation at an acceleration of 20,000 x g for 15 minutes.
b. Анионообменная хроматография на сефарозе Q
К раствору после диализа вначале добавляют бутанол до 4% и помещают в колонку с сефарозой Q (2,5 см•10 см), которую уравновешивают буфером А + 20 мМ хлорида натрия со скоростью потока 25 мл/ч. После промывки колонки тем же самым буфером проводят элюирование в линейном градиенте концентраций хлорида натрия в промывочном буфере до достижения концентраций 250 мМ (250 мл; 25 мл/ч). Фракции объемом 2,5 мл, содержащие рекомбинантную нейраминидазу, идентифицируют, измеряя активность фермента и его содержание по методу твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA). Активность нейраминидазы элюируется из колонки в виде одного пика.b. Anion exchange chromatography on sepharose Q
Butanol up to 4% is first added to the solution after dialysis and placed on a Sepharose Q column (2.5 cm x 10 cm), which is equilibrated with buffer A + 20 mM sodium chloride at a flow rate of 25 ml / h. After washing the column with the same buffer, elution is carried out in a linear gradient with the concentration of sodium chloride in the washing buffer to reach concentrations of 250 mM (250 ml; 25 ml / h). Fractions with a volume of 2.5 ml containing recombinant neuraminidase are identified by measuring the activity of the enzyme and its content by the method of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Neuraminidase activity elutes from the column as a single peak.
с. Афинная хроматогарфия на агарозе с N-(п-аминофенил)оксамовой кислотой
Использование указанной афинной матрицы описано для очистки нейраминидазы (нерекомбинантной) вируса гриппа и бактериальных NА-ферментов (Cuatracassas and Illiano, 1971; Bucher, 1977). Корректное функционирование афинной матрицы достигается лишь после изменения первоначально рекомендованных буферных условий. Активные фракции после разделения на сефарозе Q собирают и добавляют к ним равный объем 200 мМ раствора ацетата натрия с рН 5,5. Затем активные фракции помещают в колонку на основе агарозы с N-(п-аминофенил)оксамовой кислотой (1,5 • 5 см), уравновешенную буфером В, 100 мМ NaCl. Затем колонку промывают уравновешивающим буфером и обессоливают буфером В. Вторую стадию промывки проводят, используя буфер А. Рекомбинантную нейраминидазу в конце концов элюируют буфером А, содержащим 1 М хлорид натрия со скоростью потока 10 мл/ч (собирают фракции объемом 2 мл).from. Affinity chromatography on agarose with N- (p-aminophenyl) oxamic acid
The use of this affinity matrix has been described for the purification of a neuraminidase (non-recombinant) influenza virus and bacterial NA enzymes (Cuatracassas and Illiano, 1971; Bucher, 1977). Correct functioning of the affinity matrix is achieved only after changing the initially recommended buffer conditions. The active fractions after separation on Sepharose Q are collected and an equal volume of 200 mM sodium acetate solution with a pH of 5.5 is added to them. Then, the active fractions are placed on an agarose column with N- (p-aminophenyl) oxamic acid (1.5 x 5 cm), equilibrated with buffer B, 100 mM NaCl. Then, the column is washed with equilibration buffer and desalted with buffer B. The second washing step is carried out using buffer A. The recombinant neuraminidase is finally eluted with buffer A containing 1 M sodium chloride at a flow rate of 10 ml / h (2 ml fractions are collected).
d. Гель-хроматография на Superdex 200
Элюат, полученный после афинной колонки, концентрируют до объема 2,0 мл, используя концентраторы Centriprep ТМ (от компании "Amicon", молекулярная масса отсечки 30 килодальтон). Концентрат хроматографируют во фракциях объемом 1,0 мл на колонке для гель-хроматографии с Superdex 200 (1,5•60 см), которую уравновешивают буфером С, содержащим 4% бутанола. Колонку элюируют уравновешивающим буфером при скорости потока 10 мл/ч и отбирают фракции объемом 1,0 мл. Для хранения в течение длительного времени при температуре минус 20oС отбирают соответствующие фракции, концентрируют как описано ранее и добавляют к ним глицерин до конечной концентрации 50%.d. Gel chromatography on
The eluate obtained after the affinity column was concentrated to a volume of 2.0 ml using Centriprep ™ concentrators (from Amicon, molecular weight cut-off 30 kilodaltons). The concentrate is chromatographed in 1.0 ml fractions on a
Для оценки молекулярного веса очищенных белков гель-хроматографическую колонку калибруют апоферритином из селезенки лошади (443 килодальтон), бета-амилазой из сладкого картофеля (200 килодальтон), алкогольдегидрогеназой из дрожжей (150 килодальтон), бычьим сывороточным альбумином (67 килодальтон) и карбонангидразой (29 килодальтон) (все от компании "Sigma Chemical Со."). To assess the molecular weight of the purified proteins, the gel chromatographic column is calibrated with horse spleen apoferritin (443 kilodaltons), sweet potato beta-amylase (200 kilodaltons), yeast alcohol dehydrogenase (150 kilodaltons), bovine serum albumin (67 kilodaltons) and 29 carbon kilodaltons) (all from Sigma Chemical Co.).
6. Получение и очистка природной нейраминидазы, обработанной проназой (pNA)
а. Обработка проназой
Желточный мешок куриных эмбрионов, инфицированных с помощью Х-47, вначале осветляют центрифугированием на малой скорости (1000•g, 10 минут), а затем подвергают центрифугированию при 13000•g в течение 16 часов, чтобы осадить вирус. Осадок вируса вновь суспендируют в объеме 10 мл буфера С на эквивалент 100 инфицированных яиц и, не проводя дальнейшую очистку вируса, добавляют проназу в количестве от 2 мг/мл. Смесь инкубируют в течение 16 часов при температуре 20oС, слегка перемешивая. Оставшиеся части вируса и нерастворенные проназой компоненты затем удаляют на ультрацентрифуге (100000•g, 1 час) при температуре 4oС. Супернатант, содержащий освобожденные головки нейраминидазы, очищают колоночной хроматографией.6. Preparation and purification of natural pronase-treated neuraminidase (pNA)
a. Pronase treatment
The yolk sac of chicken embryos infected with X-47 is first clarified by centrifugation at low speed (1000 • g, 10 minutes), and then centrifuged at 13000 • g for 16 hours to precipitate the virus. The virus pellet is resuspended in a volume of 10 ml of buffer C per equivalent of 100 infected eggs, and without further purification of the virus, pronase is added in an amount of 2 mg / ml. The mixture is incubated for 16 hours at a temperature of 20 o With slightly stirring. The remaining parts of the virus and components not dissolved by pronase are then removed in an ultracentrifuge (100,000 x g, 1 hour) at a temperature of 4 ° C. The supernatant containing the liberated neuraminidase heads is purified by column chromatography.
b. Катионообменная хроматография на сефарозе S
Хроматографию проводят при температуре 4oС. Сырой образец рNА разбавляют в пять раз и добавляют к 50 мМ раствора ацетата натрия с рН 5,5, содержащего 2 мМ хлорида кальция и 1% бутанола. Затем раствор помещают на колонку с сефарозой S (1,5 см • 10 см), которую уравновешивают буфером В + 1% бутанола и 50 мМ хлорида натрия. Связанное вещество элюируют в линейном градиенте до концентрации 500 мМ хлорида натрия в том же самом буфере. Собирают фракции, показывающие наибольшую активность фермента, и концентрируют до объема 2,0 мл с помощью концентраторных трубок Centriprep ТМ ("Amicon"; молекулярная масса отсечки: 30 килодальтон).b. Cation exchange chromatography on Sepharose S
Chromatography was performed at a temperature of 4 ° C. A crude pNA sample was diluted five times and added to a 50 mM sodium acetate solution with a pH of 5.5, containing 2 mM calcium chloride and 1% butanol. Then the solution is placed on a column with Sepharose S (1.5 cm • 10 cm), which is balanced with buffer B + 1% butanol and 50 mm sodium chloride. The bound material is eluted in a linear gradient to a concentration of 500 mM sodium chloride in the same buffer. The fractions showing the highest enzyme activity were collected and concentrated to a volume of 2.0 ml using Centriprep ™ concentrator tubes (Amicon; molecular weight cut-off: 30 kilodaltons).
d. Гель-фильтрация на Superdex 200
Гель-фильтрацию на Superdex 200 проводят аналогично тому, как проводят очистку нейраминидазы (за исключением того, что концентрация бутанола составляет 1%). Очищенную pNA хранят при температуре минус 20oС в 50%-ном глицерине.d. Gel Filtration on
Gel filtration on a
7. Ферментативный анализ нейраминидазы
Анализ каталитической активности нейраминидазы основан на методе Potier et al. (1979). Если коротко, то испытания фермента проводят в реакционном объеме 100 мкл в растворе 20 мМ ацетата натрия с рН 6,5, 2 мМ хлорида кальция и 1% бутанола в присутствии 1 мМ 2'-(4-метилумбеллиферил)-альфа-D-N-ацетилнейраминовой кислоты в качестве субстрата. После инкубации при температуре 37oС в течение от 30 до 60 минут реакцию прекращают, добавляя 0,5 мл 133 мМ глицина, 83 мМ бикарбоната натрия, 60 мМ хлорида натрия, рН 10,7. Определяют содержание 4-метилумбеллиферона, измеряя поглощение на длине волны 365 нм. Одну единицу определяют как количество фермента, которое освобождает один нмоль 4-метилумбеллиферона в минуту.7. Enzymatic analysis of neuraminidase
Analysis of the catalytic activity of neuraminidase is based on the method of Potier et al. (1979). Briefly, enzyme tests are carried out in a reaction volume of 100 μl in a solution of 20 mM sodium acetate with a pH of 6.5, 2 mM calcium chloride and 1% butanol in the presence of 1 mM 2 '- (4-methylumbelliferyl) alpha-DN-acetylneuraminic acid as a substrate. After incubation at a temperature of 37 o C for 30 to 60 minutes, the reaction is stopped by adding 0.5 ml of 133 mm glycine, 83 mm sodium bicarbonate, 60 mm sodium chloride, pH 10.7. The content of 4-methylumbelliferone was determined by measuring the absorbance at a wavelength of 365 nm. One unit is defined as the amount of enzyme that releases one nmol of 4-methylumbelliferone per minute.
8. Иммунологические методы
а. Получение поликлонального анти-рNА IgG
Поликлональную антисыворотку против очищенной pNA, обработанной проназой, получают в трехмесячных кроликах линии New Zealand. Первичную иммунизацию проводят, вводя в каждую лапу внутримышечно четыре дозы объемом 500 мкл, содержащей 50 мкг рNА/доза и 75%-ный полный адъювант Фрейнда. Через шесть недель животные получают две соответствующие бустерные инъекции в обе задние лапы. Для получения фракций IgG собранную сыворотку очищают адсорбцией на протеин А-сефарозе ("Pharmacia LKB").8. Immunological methods
a. Obtaining polyclonal anti-pNA IgG
Polyclonal antiserum against purified pronase treated pNA was obtained in three month old New Zealand rabbits. The primary immunization is carried out by introducing into each paw intramuscularly four doses of 500 μl, containing 50 μg of pNA / dose and 75% Freund's complete adjuvant. After six weeks, the animals receive two corresponding booster injections in both hind legs. To obtain IgG fractions, the collected serum was purified by adsorption on Protein A-Sepharose ("Pharmacia LKB").
b. ELISA
Ячейки планшета для микротитрования покрывают анти-рNА IgG кролика. Испытуемые образцы разбавляют забуференным фосфатом солевым физиологическим раствором, содержащим 0,1% бычьего сывороточного альбумина. Связанный антиген определяют с помощью обработанного биотином анти-рNА IgG кролика с последующим добавлением конъюгата стрептавидин-щелочная фосфатаза ("Boehrinqer"). Ферментативная реакция развивается при инкубировании планшетов с п-нитрофенилфосфатом ("Sigma Chemical Co."). Значения абсорбции определяют на длине волны 405 нм с помощью ридера микропланшетов.b. ELISA
Microtiter plate cells are coated with rabbit anti-pNA IgG. Test samples are diluted with phosphate buffered saline saline containing 0.1% bovine serum albumin. The bound antigen is determined using a rabbit anti-pNA IgG treated with biotin followed by the addition of streptavidin-alkaline phosphatase conjugate ("Boehrinqer"). An enzymatic reaction develops when the plates with p-nitrophenyl phosphate are incubated (Sigma Chemical Co.). Absorbance values are determined at a wavelength of 405 nm using a microplate reader.
9. Аналитические методы
Электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия проводят по методу Laemmli (1970) на 10%-ном разделяющем геле (если специально не указано). Все образцы, если специально не оговаривается, денатурируют в присутствии бета-меркаптоэтанола. В качестве белков-маркеров в 10%-ном геле используют фосфорилазу b (94 килодальтон), бычий сывороточный альбумин (67 килодальтон), овальбумин (43 килодальтон), карбонангидразу (29 килодальтон) и ингибитор трипсина (20,1 килодальтон, не всегда виден) ("Pharmacia LKB"). Градиентные гели калибруют следующими стандартами массы: миозин (22 килодальтон), бета-галактозидаза (116 килодальтон), фосфорилаза b, бычий сывороточный альбумин и овальбумин ("Biorad"). Окрашивание серебром в гелях проводят по модифицированному методу, приведенному Morrisey (1981). Концентрацию белка определяют по методу Bradford (1976), используя в качестве стандарта овальбумин.9. Analytical methods
Polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate was carried out according to the method of Laemmli (1970) on a 10% separating gel (unless specifically indicated). All specimens, unless specifically indicated, are denatured in the presence of beta-mercaptoethanol. As marker proteins in a 10% gel, phosphorylase b (94 kilodaltons), bovine serum albumin (67 kilodaltons), ovalbumin (43 kilodaltons), carbonic anhydrase (29 kilodaltons) and a trypsin inhibitor (20.1 kilodaltons) are not always visible ) ("Pharmacia LKB"). Gradient gels are calibrated with the following mass standards: myosin (22 kilodaltons), beta-galactosidase (116 kilodaltons), phosphorylase b, bovine serum albumin and ovalbumin ("Biorad"). Staining with silver in gels is carried out according to a modified method described by Morrisey (1981). Protein concentration is determined according to the method of Bradford (1976), using ovalbumin as a standard.
10. Анализ методом перекрестного связывания
Молекулу ВS3 для перекрестного связывания используют в виде свежеприготовленного 1,0 М раствора в 10 мМ буфере Hepes с рН 7,4. Белки перекрестно связывают добавлением BS3 до концентрации 0,5 мМ в реакционном объеме 30 мкл. Инкубацию проводят в течение 1 ч при комнатной температуре. Затем реакцию прерывают, добавляя 5 мкл 1,0 М буфера Тris с рН 8,0. Полипептидные образцы анализируют с помощью электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия.10. Analysis by cross-linking
The BS 3 molecule for cross-linking is used as a freshly prepared 1.0 M solution in 10 mM Hepes buffer, pH 7.4. Proteins are cross-linked by the addition of BS 3 to a concentration of 0.5 mM in a reaction volume of 30 μl. Incubation is carried out for 1 h at room temperature. Then the reaction is interrupted by adding 5 μl of 1.0 M Tris buffer with a pH of 8.0. Polypeptide samples are analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate.
11. Углеводный анализ
Образцы белков (от 0,1 мкг до 1 мкг) денатурируют кипячением в 500 мМ Тris/НСl с рН 8,0, 0,5% додецилсульфата натрия, 50 мМ бета-меркаптоэтанола. После добавления нейраминидаза-октилглюкозида до концентрации 2,5%, что приводит к по крайней мере семикратному превышению над конечной концентрацией додецилсульфата натрия, добавляют нейраминидаза-глюканазу (около 0,5 единиц; количество единиц указано в соответствии с данными производителя) и реакционную смесь инкубируют при температуре 37oС в течение 16 часов. Картины расщепления анализируют электрофорезом в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия.11. Carbohydrate analysis
Protein samples (0.1 μg to 1 μg) were denatured by boiling in 500 mM Tris / Hcl with pH 8.0, 0.5% sodium dodecyl sulfate, 50 mM beta-mercaptoethanol. After the addition of neuraminidase-octyl glucoside to a concentration of 2.5%, which leads to at least a seven-fold increase over the final concentration of sodium dodecyl sulfate, neuraminidase-glucanase is added (about 0.5 units; the number of units is indicated according to the manufacturer) and the reaction mixture is incubated at a temperature of 37 o C for 16 hours. Cleavage patterns are analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate.
Результаты
1. Очистка pNА
При проведении описываемого здесь типичного эксперимента перерабатывают 186 инфицированных яиц. Различные стадии очистки суммированы в табл. 1. После сбора жидкости из желточных мешочков и осаждения вируса добавляют проназу до концентрации 2 мг/мл и смесь инкубируют при температуре 20oС в течение 16 часов. После ультрацентрифугирования в жидкости над осадком определяют приблизительно 60% активности нейраминидазы. Было показано, что в указанных условиях потеря активности в основном связана с неполным извлечением головок нейраминидазы вирусных частиц. Более высокие концентрации проназы, более длительные периоды инкубации или более высокая температура не приводят к увеличению выхода, поскольку нейраминидаза постепенно деградирует (данные не показаны). Сырой материал рNА затем растворяют, доводят рН до 5,5 и помещают на катионообменную колонку с сефарозой S. Для максимального выхода рNА, все последующие растворы содержат 1% бутанола. Большая часть белка не удерживается в колонке с сефарозой S и после градиентного элюирования при значении концентрации хлорида натрия приблизительно 400 мМ собирают единственный пик (не показано). Это вещество содержит в значительной степени очищенную рNА: поскольку никаких загрязняющих полос после электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия не обнаружено (фиг. 3А, дорожка 3). Далее, окрашивание серебром не показывает никаких отличий между пулом после сефарозы S и после дополнительной гель-фильтрации на Superdex 200 (фиг. 3А, дорожки 3 и 4). После последней колонки собирают единственный колоколообразный пик во фракции 60 (не показано), который соответствует молекулярному весу приблизительно 210 килодальтон. Последовательные стадии очистки поясняются на фиг. 3А.results
1. Purification of pNA
In the typical experiment described here, 186 infected eggs are processed. The various stages of purification are summarized in table. 1. After collecting the liquid from the yolk sacs and sedimenting the virus, pronase is added to a concentration of 2 mg / ml and the mixture is incubated at a temperature of 20 ° C. for 16 hours. After ultracentrifugation in liquid above the pellet, approximately 60% of the neuraminidase activity is determined. It was shown that under these conditions, the loss of activity is mainly associated with incomplete extraction of the heads of the neuraminidase of viral particles. Higher pronase concentrations, longer incubation periods or higher temperatures do not lead to an increase in yield, since neuraminidase is gradually degrading (data not shown). The pNA raw material is then dissolved, adjusted to pH 5.5 and placed on a cation exchange column with Sepharose S. For maximum pNA output, all subsequent solutions contain 1% butanol. Most of the protein is not retained in the Sepharose S column, and after gradient elution, a single peak (not shown) is collected at a sodium chloride concentration of approximately 400 mM. This substance contains substantially purified pNA: since no contaminating bands were detected after polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate (Fig. 3A, lane 3). Further, silver staining does not show any differences between the pool after Sepharose S and after additional gel filtration on Superdex 200 (Fig. 3A,
Во время электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия мономер рNА на самом деле виден как дублет двух полос, соответствующих соответственно приблизительно 54 килодальтон и 52 килодальтон, причем последняя встречается наиболее часто, о чем свидетельствует относительно интенсивности при окрашивании серебром. Наиболее вероятно, что эта амбивалентность появляется вследствие предпочтительного расщепления проназой в двух различных местах стеблевой области. Перекрестное связывание химическим агентом BS3 подтверждает, что pNA выделяется в виде аутентичного тетрамерного белка (фиг. 3В).During polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate, the pNA monomer is actually visible as a doublet of two bands, corresponding to approximately 54 kilodaltons and 52 kilodaltons, respectively, the latter being most common, as evidenced by the intensity when stained with silver. Most likely, this ambivalence appears due to the preferred cleavage by pronase in two different places of the stem region. Cross-linking with the chemical agent BS 3 confirms that pNA is isolated as an authentic tetrameric protein (Fig. 3B).
2. Конструирование и экспрессия рекомбинантной нейраминидазы
Ген нейраминидазы штамма A/Victoria/3/75 гриппа NA2 отделяют от его концевого мембранного якоря нейраминидазы и присоединяют вместо этого к 5'-последовательности гена гемаглютинина A/Victoria/3/75, который содержит сайт сплайсинга сигнального пептида. Становится возможным синтез секретируемого растворимого продукта. Полученный химерный ген содержит сигнальную последовательность гемагглютинина, включающую кодоны для первых четырех концевых аминокислот зрелого гемагглютинина, непосредственно за которыми следуют последовательность нейраминидазы, в которой отсутствует трансмембранная часть (якорь) и часть стеблевой области (аминокислоты с 1 по 45). Обе ДНК-последовательности располагаются в одной рамке считывания информации, при этом не вводится дополнительных аминокислот. Лигирование приводит лишь к одной замене аминокислоты, соответствующей позиции 5 зрелого белка гемагглютинина (фиг. 2). Копию этой химерной последовательности которая теперь в основном кодирует способный секретироваться белок, интегрируют позади промотора полиэдрина бакуловируса AcNPV, используя pVL941 в качестве вектора переноса. После заражения клеток sf9 насекомого быстро определяют активность нейраминидазы в этой среде и показывают, что действительно получает растворимый белок.2. Construction and expression of recombinant neuraminidase
The neuraminidase gene of strain A / Victoria / 3/75 of influenza NA2 is separated from its terminal membrane anchor of neuraminidase and attached instead to the 5'-sequence of the hemagglutinin gene A / Victoria / 3/75, which contains the signal peptide splice site. It becomes possible to synthesize a secreted soluble product. The resulting chimeric gene contains a hemagglutinin signal sequence including codons for the first four terminal amino acids of mature hemagglutinin, immediately followed by a neuraminidase sequence in which there is no transmembrane part (anchor) and part of the stem region (
Из фиг. 4 видно, что активность нейраминидазы в среде достигает уровня плато приблизительно через 48 часов после инфицирования. Дальнейшая инкубация не приносит результатов, поскольку общая концентрация белка начинает резко уменьшаться, вероятно вследствие избыточного лизиса клеток. Было показано, что экспрессия наиболее интенсивно проходит в том случае, когда промежуточный перенос между исходным монослоем sf9 и суспензионной культурой ограничен к минимуму (данные не приведены). На основании разнообразных экспериментов по очистке было установлено, что уровень экспрессии нейраминидазы варьирует от 6 до 8 мг/л, что соответствует довольно низкой производительности, однако она сравнима с выходами, которые сообщаются для других секретируемых комплексных гликопротеинов, продуцируемых в данной системе (Jarvis et al., 1990). From FIG. Figure 4 shows that the activity of neuraminidase in the medium reaches a plateau level approximately 48 hours after infection. Further incubation does not bring results, since the total concentration of the protein begins to decrease sharply, probably due to excessive cell lysis. It was shown that expression most intensively occurs when the intermediate transfer between the initial sf9 monolayer and the suspension culture is limited to a minimum (data not shown). Based on a variety of purification experiments, it was found that the expression level of neuraminidase varies from 6 to 8 mg / L, which corresponds to a rather low productivity, however, it is comparable to the yields reported for other secreted complex glycoproteins produced in this system (Jarvis et al ., 1990).
3. Очистка рекомбинантной нейраминидазы
Среду ТС100 собирают через 48 часов после инфицирования в тот момент, когда удельная ферментативная активность растворимого белка достигает пикового значения (фиг. 4). Различные стадии очистки рекомбинантной нейраминидазы суммированы в табл. 1. Осаждение сырой среды сульфатом аммония в интервале насыщения от 20 до 60% дает среднее двоекратное обогащение и позволяет осуществить концентрирование продукта. После интенсивного диализа и удаления нерастворимых продуктов добавляют бутанол до концентрации 4%. Было показано, что добавление бутанола оказывает значительное благоприятное воздействие на общий выход рекомбинантной нейраминидазы, особенно при низких концентрациях белка. Возможно, для предотвращения образования нерастворимых агрегатов необходима определенная гидрофобность среды. Затем раствор фракционируют анионообменной хроматографией на сефарозе Q (фиг. 5). Активность нейраминидазы элюируется в начале градиента соли в виде практически симметричного пика. В соответствии с твердофазным иммуносорбентным анализом оставшиеся фракции не содержат относящегося к нейраминидазе вещества. На этой стадии выделяют приблизительно 97,5% исходного количества белка, что приводит к увеличению удельной активности приблизительно в 20 раз. Затем рН раствора перед загрузкой в колонку с N-(п-аминофенил)оксамовой кислотой - агарозой понижают до величины 5.5. Из ранних исследований известно, что нейраминидаза-замещенные оксамовые кислоты являются сильными обратимыми ингибиторами нейраминидазы гриппа (Edmond et al., 1966). Использование N-(п-аминофенил)оксамовой кислоты - агарозы в качестве селективного абсорбента нейраминидазы гриппа или бактерий впервые описали Cuatrecasas and Illiano (1971) и позднее Bucher (1977). В соответствии с оригинальной методикой нейраминидазу элюируют буфером с высоким рН (100 мМ бикарбоната натрия, рН 9,1). Однако в наших экспериментах эти условия позволяют осуществить лишь частичное и медленное извлечение рекомбинантной нейраминидазы. Однако эффективной десорбции можно достичь, сочетая увеличение значения рН с высокой концентрацией соли. Перед элюированием значительное количество неспецифично связанного белка удаляют из колонки, проведя дополнительную стадию промывки при рН 8,5 при низкой концентрации соли. Если отдать предпочтение диэтаноламину как буферному агенту перед бикарбонатом натрия, то можно добиться абсорбции 2 мМ хлорида кальция без осаждения. Неоднократно указывалось, что сохранение активности нейраминидазы несколько зависит от концентрации ионов кальция (Chond et al., 1966; Dimmock, 1971). Так ли это, в настоящем исследовании детально не анализируется.3. Purification of Recombinant Neuraminidase
TC100 medium is collected 48 hours after infection at the moment when the specific enzymatic activity of the soluble protein reaches a peak value (Fig. 4). The various stages of purification of recombinant neuraminidase are summarized in table. 1. The precipitation of the crude medium with ammonium sulfate in the saturation range from 20 to 60% gives an average double enrichment and allows the concentration of the product. After intensive dialysis and removal of insoluble products, butanol is added to a concentration of 4%. The addition of butanol has been shown to have a significant beneficial effect on the overall yield of recombinant neuraminidase, especially at low protein concentrations. Perhaps, to prevent the formation of insoluble aggregates, a certain hydrophobicity of the medium is necessary. Then, the solution was fractionated by anion exchange chromatography on Sepharose Q (Fig. 5). The activity of neuraminidase elutes at the beginning of the salt gradient in the form of an almost symmetrical peak. According to the solid-phase immunosorbent assay, the remaining fractions do not contain neuraminidase-related substances. At this stage, approximately 97.5% of the initial amount of protein is isolated, which leads to an increase in specific activity by approximately 20 times. Then the pH of the solution before loading into a column with N- (p-aminophenyl) oxamic acid - agarose is reduced to a value of 5.5. From early studies, it is known that neuraminidase-substituted oxamic acids are potent reversible inhibitors of influenza neuraminidase (Edmond et al., 1966). The use of N- (p-aminophenyl) oxamic acid agarose as a selective absorbent of influenza neuraminidase or bacteria was first described by Cuatrecasas and Illiano (1971) and later by Bucher (1977). In accordance with the original method, neuraminidase is eluted with a high pH buffer (100 mM sodium bicarbonate, pH 9.1). However, in our experiments, these conditions allow only partial and slow extraction of recombinant neuraminidase. However, effective desorption can be achieved by combining an increase in pH with a high salt concentration. Before elution, a significant amount of non-specifically bound protein is removed from the column by performing an additional washing step at pH 8.5 with a low salt concentration. If diethanolamine is preferred as a buffering agent over sodium bicarbonate, absorption of 2 mM calcium chloride can be achieved without precipitation. It was repeatedly indicated that the preservation of neuraminidase activity is somewhat dependent on the concentration of calcium ions (Chond et al., 1966; Dimmock, 1971). Is this so, this study does not analyze in detail.
Чтобы удалить следы остаточных загрязняющих веществ элюат концентрируют методом ультрафильтрации и подвергают гель-фильтрации на Superdex 200 (фиг. 6). Проверка с использованием А280 показывает три пика с неравными поглощениями, которые элюируются, соответственно, приблизительно как 220 килодальтон, приблизительно 130 килодальтон и приблизительно 54 килодальтон. Было показано, что картины иммунореактивности элюата, измеренные методом иммуноферментного твердофазного анализа, являются надежным представлением профилей A280 для каждого из зарегистрированных трех пиков, что свидетельствует о том, что все соединения являются NАs-специфичными. Анализ фракций пиков с помощью электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия показывает интенсивную полосу в ожидаемой области размером приблизительно 55 килодальтон, хотя с увеличением номера фракции наблюдается небольшое понижение молекулярного веса (фиг. 7А). Пик размером 220 килодальтон анализом по методу перекрестного связывания с использованием ВS3 идентифицируют как тетрамерную рекомбинантную нейраминидазу, а два других пика с меньшей молекулярной массой являются, как было обнаружено, димерной и мономерной нейраминидазой, соответственно, при этом последняя форма имеет незначительную количественную значимость (фиг. 7В). Полагают, что благодаря своей палочкообразной структуре димерная рекомбинантная нейраминидаза элюируется несколько выше значения своего молекулярного веса по сравнению с тетрамерной и мономерной рекомбинантной нейраминидазой, которые, как полагают, имеют круглую форму. Особо следует отметить, что каталитическая активность требует полностью собранной тетрамерной структуры рекомбинантной нейраминидазы. Возможно, формирование тетрамера вызывает несколько локальных конформационных изменений, которые имеют важное значение для ферментной активности.To remove traces of residual contaminants, the eluate is concentrated by ultrafiltration and subjected to gel filtration on a Superdex 200 (Fig. 6). The A 280 test shows three peaks with unequal absorption that elute, respectively, at about 220 kilodaltons, about 130 kilodaltons, and about 54 kilodaltons. It was shown that the eluate immunoreactivity patterns measured by enzyme-linked immunosorbent assay are a reliable representation of the A 280 profiles for each of the three registered peaks, which indicates that all compounds are NAs-specific. Analysis of peak fractions by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate shows an intense band in the expected region of approximately 55 kilodaltons, although a slight decrease in molecular weight is observed with increasing fraction number (Fig. 7A). A peak of 220 kilodaltons in cross-linking assay using BS 3 is identified as a tetrameric recombinant neuraminidase, and the other two peaks with a lower molecular weight are found to be dimeric and monomeric neuraminidase, respectively, while the latter form is of negligible quantitative significance (Fig. 7B). It is believed that due to its rod-like structure, the dimeric recombinant neuraminidase elutes slightly higher than its molecular weight compared to the tetrameric and monomeric recombinant neuraminidase, which are believed to have a circular shape. Of particular note, catalytic activity requires a fully assembled tetrameric structure of the recombinant neuraminidase. Perhaps the formation of the tetramer causes several local conformational changes, which are important for enzymatic activity.
Последовательность проведения операций очистки приведена в табл. 2. The sequence of cleaning operations is given in table. 2.
4. Свойства рекомбинантной нейраминидазы
Денатурация кипящим раствором додецилсульфата натрия в присутствии бета-меркаптоэтанола вызывает полную диссоциацию рекомбинантной нейраминидазы на мономерные цепочки с молекулярным весом близким к 55 килодальтон (фиг. 7А). Тетрамерная и димерная рекомбинантная нейраминидаза гомогенно очищены, если судить по окрашиванию серебром гелей при электрофорезе в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия. Мономерная рекомбинантная нейраминидаза имеет несколько худшее качество, поскольку наблюдается несколько следов загрязняющих соединений. Когда их денатурируют в отсутствие восстановителя, тетрамерная и димерная рекомбинантная нейраминидаза мигрируют в виде димерных цепочек размером приблизительно 110 килодальтон (не показано). Полученные результаты свидетельствуют о том, что димеры рекомбинантной нейраминидазы действительно связываются дисульфидными мостиками и могут далее ассоциироваться посредством нековалентных взаимодействий, образуя тетрамер, который соответствует структурной организации природной нейраминидазы.4. Properties of recombinant neuraminidase
Denaturation with a boiling solution of sodium dodecyl sulfate in the presence of beta-mercaptoethanol causes complete dissociation of the recombinant neuraminidase into monomeric chains with a molecular weight close to 55 kilodaltons (Fig. 7A). The tetrameric and dimeric recombinant neuraminidase are homogenously purified, judging by the silver staining of the gels by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate. Monomeric recombinant neuraminidase has a slightly worse quality, since several traces of contaminating compounds are observed. When they are denatured in the absence of a reducing agent, the tetrameric and dimeric recombinant neuraminidase migrate in the form of dimeric chains of approximately 110 kilodaltons (not shown). The results obtained indicate that the recombinant neuraminidase dimers actually bind with disulfide bridges and can be further associated via non-covalent interactions, forming a tetramer that corresponds to the structural organization of natural neuraminidase.
Неоднократно сообщалось, что клетки насекомого дают картину гликозилирования нейраминидазы, отличающуюся в некоторой степени от картины, которую дают клетки млекопитающих и другие клетки высших животных (Hsieh and Robbins, 1984; Butter and Hughes 1981; Butters et al., 1981; Kiroda et al., 1990). В связи с этим проводят изучение количества связанного нейраминидазой углевода рекомбинантной нейраминидазы в сравнении с природной нейраминидазой, обработанной проназой. Отдельные образцы белка обрабатывают ферментом NА-глюканазой, а затем анализируют электрофорезом в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (фиг. 9). На основании относительного смещения полос можно сделать вывод, что общее количество NА-связанного углевода рекомбинантной нейраминидазой несколько меньше по сравнению с природной молекулой (сравните фиг. 9А и 9В), и это наблюдение согласуется с наблюдением для других гликопротеинов, экспрессирующихся в этой системе (Kiroda et al., 1986; Domingo and Trowbridge, 1988; van Drunen Littel et al., 1991). Было также установлено, что денатурированная ферментативно дегликозилированная рекомбинантная нейраминидаза образует миграты с той же самой электрофоретической мобильностью независимо от их первоначальной олигомерной структуры, а это подтверждает тот факт, что первичная рекомбинантная нейраминидаза синтезируется в виде полипептида с однородной длиной цепи (фиг. 9В, сравните дорожки 3, 5 и 9). Молекулярной вес полипептидной цепи после обработки NА-глюканазой, составляет по оценке 47,5 килодальтон, что соответствует теоретическому значению 47717 дальтон на основании предсказанной последовательности аминокислотных остатков. Достаточно интересно отметить, что степень гликозилирования нейраминидазы вероятно связана со способностью образовывать тетрамеры, поскольку полосы, соответствующие гликозилированной димерной и мономерной нейраминидазе, движутся несколько быстрее в геле, чем полосы гликозилированной тетрамерной нейраминидазы (фиг. 9В, дорожки 4 и 6 по сравнению с дорожкой 2; см. также фиг. 7А). Действительно, было высказано предположение, что связанный с нейраминидазой углеводород, а именно олигосахаридная цепочка, присоединенная к Аsn200, может играть роль в установлении тетрамерной структуры за счет взаимодействия с прилегающими субъединицами (Varghese et al., 1983; Varghese et Colman, 1991).It has been repeatedly reported that insect cells provide a glycosylation pattern of neuraminidase that differs to some extent from that of mammalian cells and other cells of higher animals (Hsieh and Robbins, 1984; Butter and Hughes 1981; Butters et al., 1981; Kiroda et al. , 1990). In this regard, the amount of neuraminidase-bound carbohydrate bound recombinant neuraminidase is compared with natural pronase-treated neuraminidase. Individual protein samples are treated with the enzyme NA-glucanase, and then analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate (Fig. 9). Based on the relative shift of the bands, it can be concluded that the total amount of NA-bound carbohydrate by recombinant neuraminidase is slightly less than the natural molecule (compare Figs. 9A and 9B), and this observation is consistent with the observation for other glycoproteins expressed in this system (Kiroda et al., 1986; Domingo and Trowbridge, 1988; van Drunen Littel et al., 1991). It was also found that denatured enzymatically deglycosylated recombinant neuraminidase forms migrants with the same electrophoretic mobility regardless of their initial oligomeric structure, and this confirms the fact that the primary recombinant neuraminidase is synthesized as a polypeptide with a uniform chain length (Fig. 9B, compare
Вклад в каталитические свойства рекомбинантной нейраминидазы вносит лишь тетрамерный белок. Выделенная тетрамерная рекомбинантная нейраминидаза обладает удельной активностью, практически идентичной удельной активности очищенной природной нейраминидазы, обработанной проназой (табл. 1 и 2). То наблюдение, что форма рекомбинантной нейраминидазы низшего структурного порядка ферментативно неактивны, даже несмотря на то, что каждый мономер имеет каталитическую полость, вероятно, отражает роль структуры в четвертичных взаимодействиях при функционировании нейраминидазы гриппа. Only tetrameric protein contributes to the catalytic properties of the recombinant neuraminidase. The isolated tetrameric recombinant neuraminidase has a specific activity that is almost identical to the specific activity of purified natural neuraminidase treated with pronase (Tables 1 and 2). The observation that the form of the recombinant lower structural order neuraminidase is enzymatically inactive, even though each monomer has a catalytic cavity, probably reflects the role of the structure in the Quaternary interactions during the functioning of influenza neuraminidase.
С целью проверки антигенных свойств рекомбинантной нейраминидазы, образцы белка равной концентрации дважды последовательно разбавляют и испытывают в сэндвич-иммуноферментном твердофазном анализе с использованием поликлонального анти-рNА IgG (фиг. 10). Кривая титрования тетрамерной рекомбинантной нейраминидазы идентична кривой сравнения природной нейраминидазы, обработанной проназой, указывая на то, что обе они имеют идентичные или очень похожие антигенные свойства. Несмотря на отсутствие заметной ферментативной активности, антигенная активность димерной и мономерной рекомбинантной нейраминидазы остается практически неизменной, хотя может наблюдаться небольшой сдвиг антигенности. Это небольшое отличие в антигенности очевидно и из профиля гель-фильтрации (фиг. 6), где отношение антигенная активность/A280 показывает некоторое превосходство пика тетрамера. Возможно, некоторые молекулы антигена, генерированные против природной тетрамерной структуры, не способны эффективно связываться с неполностью собранной рекомбинантной нейраминидазой, например, такие молекулы, которые распознают контактные области между соседними субъединицами. Локальные конформационные изменения, вызванные формированием тетрамера, также могут приводить к незначительным антигенным различиям.In order to verify the antigenic properties of the recombinant neuraminidase, protein samples of equal concentration are diluted twice in succession and tested in a sandwich immunoassay enzyme-linked immunosorbent assay using polyclonal anti-pNA IgG (Fig. 10). The titration curve of the tetrameric recombinant neuraminidase is identical to the comparison curve of natural pronase-treated neuraminidase, indicating that they both have identical or very similar antigenic properties. Despite the absence of noticeable enzymatic activity, the antigenic activity of the dimeric and monomeric recombinant neuraminidase remains almost unchanged, although a slight shift in antigenicity may be observed. This slight difference in antigenicity is also evident from the gel filtration profile (Fig. 6), where the antigenic activity / A 280 ratio shows some superiority of the tetramer peak. It is possible that some antigen molecules generated against the natural tetrameric structure are not able to efficiently bind to incompletely assembled recombinant neuraminidase, for example, those molecules that recognize contact regions between neighboring subunits. Local conformational changes caused by the formation of the tetramer can also lead to slight antigenic differences.
Обсуждение результатов
Основной целью настоящего изобретения является синтез антигена нейраминидазы гриппа в виде секретируемого и правильным образом свернутого белка вместе с выбором процедуры очистки с целью получения гомогенного продукта, который можно использовать в качестве средства для вакцинации. Из гена нейраминидазы штамма A/Victoria/3/75 гриппа NA2 конструируют химерный ген, в котором первоначальный NA-концевой район, который обладает комбинированной функцией сигнальной последовательности -
мембранного якоря замещена частью 5'-последовательности гена нейраминидазы гриппа. Полученная генно-инженерная конструкция благодаря способному расщепляться сигнальному пептиду, полученному из гемагглютинина, и кодирующая в основном секретируемую нейраминидазу, затем включается в вектор экспрессии бакуловируса при транскрипционном регулировании со стороны мощного промотора полиэдрина. После инфекции клетки-хозяина sf9 в культуральную среду действительно секретируется рекомбинантная нейраминидаза. На основании результатов очистки уровень экспрессии оценивают величиной 6-8 мг/л. Было показано, что в процессе инфекции бакуловируса способность клетки-хозяина производить белки путем секреции значительно понижается (Jarvis and Summers, 1989). Тем не менее описанная система продуцирования применима для изучения вакцинаций в условиях лаборатории и подходит для использования в больших масштабах.The discussion of the results
The main objective of the present invention is the synthesis of influenza neuraminidase antigen in the form of a secreted and properly folded protein, together with the choice of purification procedure in order to obtain a homogeneous product that can be used as a means for vaccination. From the neuraminidase gene of strain A / Victoria / 3/75 of influenza NA2, a chimeric gene is constructed in which the initial NA-terminal region, which has a combined function of the signal sequence,
the membrane anchor is replaced by part of the 5 ′ sequence of the influenza neuraminidase gene. The resulting genetic engineering construct, due to the cleavable signal peptide derived from hemagglutinin and encoding mainly secreted neuraminidase, is then incorporated into the expression vector of baculovirus under transcriptional regulation by the potent polyhedrin promoter. After infection of the sf9 host cell, recombinant neuraminidase is indeed secreted into the culture medium. Based on the results of the purification, the expression level is estimated at 6-8 mg / L. It has been shown that in the process of baculovirus infection, the ability of the host cell to produce proteins by secretion is significantly reduced (Jarvis and Summers, 1989). Nevertheless, the described production system is applicable for the study of vaccinations in the laboratory and is suitable for use on a large scale.
Очистка рекомбинантной нейраминидазы в основном заключается в проведении четырехстадийного процесса, первой стадией которого является фракционирование с помощью сульфата аммония, за которой следуют три последовательные стадии хроматографии. На основании выхода ферментативной активности количество рекомбинантной нейраминидазы, выделенной в виде белка, оценивают приблизительно в 25%. С помощью хроматографии на гель-хроматографической колонке рекомбинантную нейраминидазу субфракционируют на три популяции с различным размером молекул, которые идентифицируют методом перекрестного связывания, соответственно, как тетрамерную, димерную и мономерную рекомбинантную нейраминидазу, причем последняя форма присутствует лишь в очень малых количествах. Две основные формы, тетрамерную и димерную рекомбинантную нейраминидазу, получают приблизительно в равных количествах, как показывает электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия с последующим окрашиванием серебром. Purification of recombinant neuraminidase mainly consists of a four-step process, the first stage of which is fractionation with ammonium sulfate, followed by three successive stages of chromatography. Based on the yield of enzymatic activity, the amount of recombinant neuraminidase isolated as a protein is estimated at approximately 25%. Using chromatography on a gel chromatographic column, recombinant neuraminidase is subfractionated into three populations with different molecular sizes, which are identified by cross-linking, respectively, as tetrameric, dimeric, and monomeric recombinant neuraminidase, the latter form being present only in very small quantities. The two main forms, tetrameric and dimeric recombinant neuraminidase, are obtained in approximately equal amounts, as shown by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate, followed by silver staining.
Чтобы оценить ферментативные и иммунологические свойства рекомбинантной нейраминидазы, необходимо выделить природную нейраминидазу, обработанную проназой, в качестве белка сравнения. Головка нейраминидазы A/Victoria/3-75 вируса Х-47 расщепляют обработкой проназой, а затем очищают катионообменной и гель-хроматографией. Проведение перекрестного связывания подтверждает, что рекомбинантная нейраминидаза сохраняет тетрамерную структуру интактной нейраминидазы, присоединенной к мембране. To evaluate the enzymatic and immunological properties of the recombinant neuraminidase, it is necessary to isolate the natural pronase-treated neuraminidase as a reference protein. The head of the Neuraminidase A / Victoria / 3-75 of the X-47 virus is cleaved by treatment with pronase, and then purified by cation exchange and gel chromatography. Cross-linking confirms that recombinant neuraminidase retains the tetrameric structure of an intact neuraminidase attached to the membrane.
Каталитические свойства рекомбинантной нейраминидазы весьма примечательны, поскольку ферментативную активность проявляет лишь тетрамерный белок. Удельная активность тетрамерной рекомбинантной нейраминидазы практически равна удельной активности природной нейраминидазы, обработанной проназой. Вероятно, димерная и мономерная рекомбинантная нейраминидаза неактивны по той причине, что представляют собой денатурированные белки, поскольку в процессе очистки указанные формы прочно удерживались при аффинной хроматографии в местах связывания сусбтрата, указывая на то, что ферментативная полость функционально не затрагивается, однако последующий каталитический сдвиг может не наблюдаться. The catalytic properties of recombinant neuraminidase are very remarkable, since only tetrameric protein exhibits enzymatic activity. The specific activity of tetrameric recombinant neuraminidase is almost equal to the specific activity of natural pronase-treated neuraminidase. It is likely that the dimeric and monomeric recombinant neuraminidase are inactive due to the fact that they are denatured proteins, because during the purification process, these forms were firmly retained by affinity chromatography at the sites of binding of the sustrate, indicating that the enzymatic cavity was not functionally affected, however, the subsequent catalytic shift not to be observed.
Обработка NА-гликоназой показывает, что в целом содержание углеводов в рекомбинантной нейраминидазе несколько ниже, чем в природной нейраминидазе, обработанной проназой, что также наблюдается для других гликопротеинов, экспрессируемых в данной системе (Kuroda et al., 1986; Domingo and Trowbridge, 1986; van Drunen Littel et al., 1991). Гипогликозилирование, видимо, более выражено для димерной и мономерной рекомбинантной нейраминидазы. Treatment with NA-glyconase shows that, in general, the carbohydrate content in recombinant neuraminidase is slightly lower than in natural pronase-treated neuraminidase, which is also observed for other glycoproteins expressed in this system (Kuroda et al., 1986; Domingo and Trowbridge, 1986; van Drunen Littel et al., 1991). Hypoglycosylation is apparently more pronounced for dimeric and monomeric recombinant neuraminidase.
Структурные исследования с помощью рентгеновского дифракционного анализа показывают, что углеводная цепочка, присоединенная к А200, тесно контактирует с соседними субъединицами, заставляя предположить: что это может способствовать возникновению дополнительных взаимодействий, укрепляющих четвертичную структуру (Vaqhese et al., 1983; Vaghese and Colman, 1991).Structural studies using x-ray diffraction analysis show that the carbohydrate chain attached to A 200 is in close contact with neighboring subunits, suggesting that this may contribute to the emergence of additional interactions that strengthen the quaternary structure (Vaqhese et al., 1983; Vaghese and Colman, 1991).
Реакционноспособность тетрамерной рекомбинантной нейраминидазы по отношению к поликлональным иммуноглобулинам, генерированным против очищенной природной нейраминидазы, обработанной проназой, является практически полной, указывая на то, что оба белка обладают очень схожими антигенными свойствами. Можно наблюдать небольшой сдвиг антигенности в случае димерной и мономерной рекомбинантной нейраминидазы. Отсюда следует, что, вероятно, можно выделить моноклональные антитела, которые связываются лишь с тетрамерной структурой нейраминидазы гриппа. Подобные антитела, вероятно, вступают во взаимодействие с поверхностными детерминантами, образованными соседними субъединицами, или же они способны распознавать эпитопы, возникающие после конформационных перегруппировок в процессе формирования тетрамера. Кроме того, различия в составе углевода также могут модулировать антигенные свойства. The reactivity of tetrameric recombinant neuraminidase with respect to polyclonal immunoglobulins generated against purified natural pronase-treated neuraminidase is almost complete, indicating that both proteins have very similar antigenic properties. A slight shift in antigenicity can be observed in the case of dimeric and monomeric recombinant neuraminidase. It follows that it is probably possible to isolate monoclonal antibodies that bind only to the tetrameric structure of influenza neuraminidase. Such antibodies are likely to interact with surface determinants formed by neighboring subunits, or they are able to recognize epitopes that arise after conformational rearrangements during the formation of the tetramer. In addition, differences in carbohydrate composition can also modulate antigenic properties.
Пример 2. Секреция рекомбинантной нейраминидазы Pichia pastoris
Введение
С целью выяснить, можно ли использовать дрожжи помимо клеток насекомых для продуцирования рекомбинантной нейраминидазы гриппа, конструируют вектор экспрессии, содержащий обладающую ферментативной активностью область "шляпки" нейраминидазы.Example 2. The secretion of recombinant neuraminidase Pichia pastoris
Introduction
In order to find out whether yeast can be used in addition to insect cells to produce recombinant influenza neuraminidase, an expression vector is constructed that contains the “cap” of the neuraminidase with enzymatic activity.
Материалы и методики
1. Вектор и хозяин
Для конструирования полигенного экспрессирующего кластера используют плазмиду рРIС9 из Pichia pastoris (Invitrogen). Эта плазмида содержит сайт инициации репликации, ген устойчивости к ампициллину, области промотора и терминатора вводимого гена алкогольоксидазы 1 (АОХ1) из Р.pastoris, препро-сигнал секреции альфа-фактора Saccharomyces cerevisiae и HIS4 маркер из Р. pastoris.Materials and methods
1. Vector and host
To construct a polygenic expression cluster, plasmid pIPC9 from Pichia pastoris (Invitrogen) was used. This plasmid contains the replication initiation site, the ampicillin resistance gene, the promoter region and the terminator of the introduced alcohol oxidase 1 (AOX1) gene from P. pastoris, the prepro signal for the secretion of the alpha factor Saccharomyces cerevisiae, and the HIS4 marker from P. pastoris.
В качестве хозяина используют метилотрофные дрожжи Pichia pastoris ("Invitrogen"). As the host, methylotrophic yeast Pichia pastoris ("Invitrogen") is used.
2. Конструирование полигенного экспрессирующего кластера
Методом сайт-ориентированного мутагенеза сайт рестрикции Stu I вводят в последовательность кДНК гена нейраминидазы А/Victoria/3/75. Сайт рестрикции расположен в положении Рro79. С помощью этого сайта рестрикции можно выделить иммуногенную "последовательность шляпки" гена нейраминидазы, содержащего активный центр в виде фрагмента Stu I/Hind III, и клонировать ее в сайте рестрикции Sna BI плазмиды рРIС9 из Р.pastoris. На фиг. 15 приведена диаграмма плазмиды рРIС9. На фиг. 16 показан вид области слияния между препро-сигнальной последовательностью и рекомбинантной нейраминидазой. Пропептид расщепляют по методу Гольджи посредством эндогенной протеазы КЕХ2. Дипептид (Glu-Ala)2 выделяют, используя дипептидиламинопептидазу STЕ13-типа. Лишний остаток тирозина не расщепляется и сохраняется в рекомбинантной нейраминидазе в виде N-концевого остатка, однако он не нужен.2. Construction of a polygenic expression cluster
By the method of site-oriented mutagenesis, the Stu I restriction site is introduced into the cDNA sequence of the neuraminidase gene A / Victoria / 3/75. The restriction site is located at position Pro79. Using this restriction site, one can isolate the immunogenic hat sequence of the neuraminidase gene containing the active site as a Stu I / Hind III fragment, and clone it at the Sna BI restriction site of the plasmid pIPC9 from P. pastoris. In FIG. 15 is a diagram of plasmid pIPC9. In FIG. Figure 16 shows a view of the fusion region between the prepro signal sequence and recombinant neuraminidase. The propeptide is cleaved by the Golgi method by the endogenous KEX2 protease. The dipeptide (Glu-Ala) 2 is isolated using the STE13 type dipeptidyl aminopeptidase. The excess tyrosine residue is not cleaved and stored in the recombinant neuraminidase as an N-terminal residue, but it is not needed.
Полученную плазмиду линеаризуют по положению НIS 4 маркера селекции расщеплением с помощью SаlI, а затем трансформируют в протопласты GTS115 (his 4) Р. pastoris в присутствии полиэтиленгликоля. ДНК, выделенную из трансформированных клеток, анализируют по методу саузерн-блоттинга. Проведенный анализ показывает, что вектор экспрессии интегрируется посредством гомологичной рекомбинации в положение внутреннего (однако неполного) локуса his 4. Большинство трансформированных клеток содержит от 1 до 2 копий плазмиды, однако было обнаружено, что трансформированные клетки с большей секретирующей способностью содержат несколько копий, которые интегрируются по типу голова к хвосту в геноме хозяина в тандемной структуре. Количество копий может достигать до 25 на одну трансформированную клетку. The resulting plasmid is linearized at the position of the HIS 4 marker of selection by cleavage with Sall, and then transformed into GTS115 (his 4) P. pastoris protoplasts in the presence of polyethylene glycol. DNA isolated from transformed cells is analyzed by southern blotting. The analysis showed that the expression vector is integrated by homologous recombination into the position of the internal (but incomplete) locus of his 4. Most of the transformed cells contain from 1 to 2 copies of the plasmid, however, it was found that the transformed cells with greater secretory ability contain several copies that integrate head-to-tail type in the host genome in a tandem structure. The number of copies can reach up to 25 per transformed cell.
3. Экспрессия нейраминидазы
Трансформированные клетки предварительно выращивают в минимальном количестве глицерина, содержащего буфер (рН 6,0) и через 48 часов переносят в минимальное количество буферного раствора, содержащего 0,5% метанола. Вводят промотор алкогольоксидазы 1 и экспрессируют "шляпку" нейраминидазы. Используя известный метод анализа по нозерн-блоттингу, проводят оценку количества мРНК нейраминидазы в клетке. Анализ показывает, что произошла весьма эффективная индукция.3. Expression of neuraminidase
Transformed cells are pre-grown in a minimum amount of glycerol containing a buffer (pH 6.0) and after 48 hours they are transferred to a minimum amount of a buffer solution containing 0.5% methanol. The
Анализ по методу вестерн-блоттинга жидкости над осадком показывает, что экспрессируется рекомбинантная нейраминидаза с молекулярным весом приблизительно 70 кДа (см. фиг. 17). Western blot analysis of the liquid over the sediment shows that recombinant neuraminidase with a molecular weight of approximately 70 kDa is expressed (see FIG. 17).
Секретируемый продукт подвергают дегликозилированию с помощью РNGазы F. Получают продукт "сердцевины" с ожидаемым размером, составляющим 43 кДа. Было обнаружено, что в зависимости от количества копий выход рекомбинантной нейраминидазы в среде меняется от 1 до 1,5 мг/л. The secreted product is subjected to deglycosylation with PNase F. An “core” product is obtained with an expected size of 43 kDa. It was found that, depending on the number of copies, the yield of recombinant neuraminidase in the medium varies from 1 to 1.5 mg / L.
Пример 3. Иммунизация
Материалы и методики
1. Животные
Возраст женских инбредных особей мышей Balb/c (от компании "SСК Моl", Бельгия) в начале проведения иммунизации составлял 8 недель. При проведении пассивной иммунизации возраст мышей-реципиентов составлял 12 недель. Мышей разбивают на группы по три животных на клетку (410 куб.см) и вдоволь дают пищу и воду.Example 3. Immunization
Materials and methods
1. Animals
The age of female inbred individuals of Balb / c mice (from the company SCK Mol, Belgium) at the beginning of the immunization was 8 weeks. When conducting passive immunization, the age of the recipient mice was 12 weeks. Mice are divided into groups of three animals per cage (410 cc) and are given plenty of food and water.
2. Вирусы
Штаммы вируса получены от доктора A. Douglas и доктора J. Skehel ("MCR Laboratories", Милл-Хилл, Лондон). Лабораторные вирусы Х-31 и Х-47 имеют H3N2-антигенный состав и их получают путем генетической реаранжировки из A/PR/8//34 (Н1N1) соответственно с А/Аiсhi/2/68 (H3N2) и A/Victoria/3-75 (H3N2). Оба источника вирусов адаптируют несколькими перепрививками в легкие, так чтобы они вызывали смерть у мышей.2. Viruses
Virus strains were obtained from Dr. A. Douglas and Dr. J. Skehel (MCR Laboratories, Mill Hill, London). Laboratory viruses X-31 and X-47 have an H3N2 antigenic composition and are obtained by genetic rearrangement from A / PR / 8 // 34 (H1N1), respectively, with A / Aishi / 2/68 (H3N2) and A / Victoria / 3 -75 (H3N2). Both sources of viruses are adapted by several re-grafts into the lungs so that they cause death in mice.
3. Секретируемая рекомбинантная нейраминидаза
Нейраминидазу гриппа A/Victoria/3/75 вводят в виде очищенного рекомбинантного белка, продуцируемого с помощью системы экспрессии бакуловирус-клетки насекомого, как это описано в Примере 1. Очищенные препараты рекомбинантной нейраминидазы, которые используют для описываемых экспериментов по иммунизации, содержат смесь тетрамерных и димерных молекул в забуференном фосфатном солевом физиологическом растворе.3. Secreted recombinant neuraminidase
Influenza neuraminidase A / Victoria / 3/75 is administered as a purified recombinant protein produced using an insect baculovirus-cell expression system as described in Example 1. The purified recombinant neuraminidase preparations used for the described immunization experiments contain a mixture of tetrameric and dimeric molecules in buffered phosphate saline.
4. Адъюванты
Подходящие адъюванты подбирают на основе исследований иммунизации с использованием рекомбинантного гемагглютинина гриппа, которые проводят в нашей лаборатории. Адъювант компании "Ribi" (с монофосфориллипидом A (MPLA), трегалоза-6,6-димиколятом (ТМD), скваленом и Tween 80) и Sаlmоnеlla typhimurium MPLA заполняют в бутылочки в соответствии с рекомендациями изготовителя ("Ribi Immunochem Rеsеаrсh"). Мурамилдипептид (МДР) покупают у компании "Sigma Chemical Со."
5. Методика иммунизации
Мышам вводят подкожно с интервалом в три недели три дозы объемом 200 мкл, каждая из которых содержит 1 мкг рекомбинантной нейраминидазы. Для первой иммунизации рекомбинантную нейраминидазу эмульгируют в половине обычной дозы Ribi для мыши (соответствует 25 мкг MPLA, 25 мкг TMD, 2 мкл сквалена и 0,1% Tween 80). Активные иммунизации проводят, добавляя 25 мкг MPLA и 25 мкг MDP к рекомбинантной нейраминидазе. Контрольные животные получают адъювант, растворенный в забуференном фосфатом солевом физиологическом растворе.4. Adjuvants
Suitable adjuvants are selected based on immunization studies using recombinant influenza hemagglutinin in our laboratory. Ribi adjuvant (with monophosphoryl lipid A (MPLA), trehalose-6,6-dimethicolate (TMD), squalene and Tween 80) and Salmonella typhimurium MPLA are filled in bottles according to the manufacturer's recommendations (Ribi Immunochem Reсeca). Muramyldipeptide (MDR) is purchased from Sigma Chemical Co.
5. Immunization Technique
Three doses of 200 μl, each containing 1 μg of recombinant neuraminidase, are subcutaneously injected into mice with a three-week interval. For the first immunization, recombinant neuraminidase is emulsified in half the usual dose of Mouse Ribi (corresponding to 25 μg MPLA, 25 μg TMD, 2 μl squalene and 0.1% Tween 80). Active immunizations are carried out by adding 25 μg of MPLA and 25 μg of MDP to recombinant neuraminidase. Control animals receive an adjuvant dissolved in phosphate buffered saline.
6. Пассивная иммунизация
Через три недели после проведения третьей иммунизации берут анализы крови у мышей-доноров методом пункции из сердца и препараты сыворотки от соответствующих подвергнутых вакцинации мышей объединяют. Мыши-реципиенты получают внутрибрюшинно одну инъекцию иммунной или контрольной сыворотки объемом 400 мкл.6. Passive immunization
Three weeks after the third immunization, blood samples were taken from donor mice by heart puncture and the serum preparations from the respective vaccinated mice were combined. Recipient mice receive an intraperitoneal injection of 400 μl of immune or control serum.
7. Заражение гриппом
Под легким эфирным наркозом мышей заражают дозой 20 LD50 конкретного вируса через три недели после проведения последней активной иммунизации или через один день после пассивной иммунизации. За развитием инфекции следят в течение 10 дней, измеряя ректальную температуру и вес тела в период после прививки.7. Infection with influenza
Under mild ether anesthesia, mice are infected with a dose of 20 LD 50 of a particular virus three weeks after the last active immunization or one day after passive immunization. Infection is monitored for 10 days by measuring rectal temperature and body weight after vaccination.
8. Серологический метод
За один день до начала проведения методики вакцинации (предыммунная сыворотка) и через две недели после каждой иммунизации берут пробы крови из хвостовой артерии. Индивидуальные образцы сыворотки исследуют на NА-специфичные антитела с помощью иммуноферментного твердофазного анализа. Планшеты для титрования ("Nunc Maxisorp") покрывают очищенной рекомбинантной нейраминидазой (50 нг на ячейку) и сыворотку разбавляют в соотношении 1:5. Связывание специфичного антитела количественно оценивают, добавляя кроличьи антитела к анти-(IgG мыши), конъюгированные с щелочной фосфатазой ("Sigma Chemical Co."), а затем планшеты выдерживают в инкубаторе вместе с раствором п-нитрофенола (от компании "Sigma Chemical Co."), который является субстратом. Величину оптической плотности определяют на длине волны 405 нм с помощью ридера планшетов для микротитрования. Титр антигена нейраминидазы выражают в виде обратной величины logs-разбавления сыворотки и получают величину поглощения, которая на 0,05 выше, чем в контрольных ячейках (обработанных предыммунной сывороткой).8. Serological method
One day before the start of the vaccination procedure (pre-immune serum) and two weeks after each immunization, blood samples are taken from the caudal artery. Individual serum samples are tested for NA-specific antibodies using enzyme-linked immunosorbent assay. The titration plates ("Nunc Maxisorp") are coated with purified recombinant neuraminidase (50 ng per well) and the serum is diluted 1: 5. The binding of a specific antibody is quantified by adding rabbit antibodies to anti- (mouse IgG) conjugated to alkaline phosphatase (Sigma Chemical Co.), and then the plates are incubated with a solution of p-nitrophenol (from Sigma Chemical Co. "), which is a substrate. The optical density is determined at a wavelength of 405 nm using a reader tablets for microtiter. The neuraminidase antigen titer is expressed as the reciprocal of the log s dilution of serum and an absorption value is obtained that is 0.05 higher than in control cells (treated with pre-immune serum).
Результаты
1. Порядок проведения исследований
Три группы по 12 мышей вакцинируют рекомбинантной нейраминидазой в соответствии с вышеприведенной методикой иммунизации. Равное количество контрольных мышей параллельно обрабатывают забуференным фосфатом солевым физиологическим раствором. Парные группы вакцинированных и контрольных мышей затем заражают адаптированными для мышей Х-47 и Х-31. В альтернативном методе они служат в качестве доноров сыворотки для проведения экспериментов по пассивной иммунизации.results
1. Research procedure
Three groups of 12 mice are vaccinated with recombinant neuraminidase in accordance with the above immunization procedure. An equal number of control mice are simultaneously treated with phosphate buffered saline. Paired groups of vaccinated and control mice are then infected with X-47 and X-31 adapted for mice. In an alternative method, they serve as serum donors for passive immunization experiments.
2. Серологический ответ
За ответными реакциями антигенов против рекомбинантной нейраминидазы следят методом иммуноферментного твердофазного анализа в сыворотке случайно выбранных 12 вакцинированных и 12 контрольных животных (по одному животному из каждой клетки) (фиг. 11). Применение рекомбинантной нейраминидазы для проведения иммунизации у мышей вызывает устойчивый рост содержания антител к рекомбинантной нейраминидазе в сыворотке. Первая активная иммунизация вызывает увеличение количества антител приблизительно на величину в три lоgs, в то время как реиммунизация приводит к еще одному приблизительно пятикратному увеличению титра антител к рекомбинантной нейраминидазе. У контрольных мышей инъекция одного лишь адъюванта не приводит к значительному продуцированию аспецифичных антител, которые взаимодействуют с рекомбинантной нейраминидазой.2. Serological response
Responses of antigens against recombinant neuraminidase are monitored by enzyme-linked immunosorbent assay in the serum of randomly selected 12 vaccinated and 12 control animals (one animal from each cell) (Fig. 11). The use of recombinant neuraminidase for immunization in mice causes a steady increase in the content of antibodies to recombinant neuraminidase in serum. The first active immunization causes an increase in the amount of antibodies in an amount of about three log s, while reimmunizatsiya leads to another approximately five-fold increase in antibody titer to the recombinant neuraminidase. In control mice, injection of an adjuvant alone does not significantly produce specific antibodies that interact with recombinant neuraminidase.
3. Гомовариантная защита с помощью рекомбинантной нейраминидазы
Через три недели после вакцинации мышей, подвергнутых иммунизации, и контрольных мышей изучают на иммунную активность, назначая дозу 20 LD50 гомо-NА-вариантного вируса Х-47 (фиг. 12). Все контрольные животные серьезно заболели, что определяют измерением возрастающего падения температуры тела и по потере веса тела. На четвертый день после инфекции обнаруживаются первые жертвы, а по прошествии девяти дней после заражения все контрольные животные умерли. Напротив, у животных, которым вводили вакцины рекомбинантной нейраминидазы, наблюдается лишь временное и весьма умеренное изменение клинических параметров. Все иммунизированные животные перенесли инфекцию.3. Homovariant protection using recombinant neuraminidase
Three weeks after vaccination, immunized mice and control mice were tested for immune activity by administering a dose of 20 LD 50 of the homo-NA variant X-47 virus (FIG. 12). All control animals became seriously ill, which is determined by measuring the increasing drop in body temperature and by the loss of body weight. On the fourth day after infection, the first victims are detected, and after nine days after infection, all control animals died. In contrast, in animals that were given recombinant neuraminidase vaccines, only a temporary and very moderate change in clinical parameters was observed. All immunized animals suffered an infection.
Исследуют также, может ли быть получен тот же уровень защитного иммунитета без третьей иммунизации просто за счет применения компенсации в виде больших доз рекомбинантной нейраминидазы и/или адъюванта. Эти испытания проводят по той же самой схеме. Хотя мыши, вакцинированные указанным образом, обычно показывают хорошую резистентность, несколько отдельных особей серьезно заболевают, а ряд подвергнутых вакцинации животных в конце концов умирают, хотя процент выживших животных редко составляет меньше 80%. Однако было установлено, что уровень защитного иммунитета, достигаемый путем трех вакцинаций, превосходит во всех отношениях уровень защиты после двух вакцинаций. It is also being examined whether the same level of protective immunity can be obtained without a third immunization simply by applying compensation in the form of large doses of recombinant neuraminidase and / or adjuvant. These tests are carried out according to the same scheme. Although mice vaccinated in this way usually show good resistance, several individuals become seriously ill, and some vaccinated animals eventually die, although the percentage of surviving animals is rarely less than 80%. However, it was found that the level of protective immunity achieved through three vaccinations exceeds in all respects the level of protection after two vaccinations.
4. Гетеровариантная защита с помощью рекомбинантной нейраминидазы
Параллельные группы вакцинированных и контрольных мышей исследуют на иммунитет с помощью дозы 20 LD50 гетеро-NА-вариантного вируса Х-31, который содержитнейраминидазу, выделенную из рекомбинантной нейраминидазы из A/Victoria/3/75 после 7 лет антигенного дрейфа (фиг. 13). Мы также наблюдали при проведении иммунизации с использованием X-47, что клинические последствия инфекции в контрольной группе были драматическими. Контрольные животные начали умирать уже через пять дней после инфекции. Смертность достигла максимума на восьмой день, когда осталось лишь одно животное. Мыши, которым вводили вакцины рекомбинантной нейраминидазы, показывают 100%-ную выживаемость после обычно летальных гетеровариантных инфекций. Точно так же, как и в исследовании гомовариантной иммунизации, подвергнутые вакцинации животные оказались также способны поддерживать свою температуру тела на разумно нормальном уровне. Потеря веса тела выражена несколько ярче, однако все мыши начинают восстанавливаться на шестой день.4. Heterovariant protection using recombinant neuraminidase
Parallel groups of vaccinated and control mice were tested for immunity using a dose of 20 LD 50 hetero-NA-variant virus X-31, which contains neuraminidase isolated from recombinant neuraminidase from A / Victoria / 3/75 after 7 years of antigenic drift (Fig. 13) . During immunization using X-47, we also observed that the clinical consequences of infection in the control group were dramatic. Control animals began to die as early as five days after infection. Mortality peaked on the eighth day, when only one animal remained. Mice injected with recombinant neuraminidase vaccines show 100% survival after commonly fatal heterovariant infections. In the same way as in the study of homovariant immunization, vaccinated animals were also able to maintain their body temperature at a reasonably normal level. Loss of body weight is somewhat brighter, but all mice begin to recover on the sixth day.
5. Протективный иммунитет может быть достигнут пассивным переносом NАS-иммунной сыворотки. 5. Protective immunity can be achieved by passive transfer of the NAS immune serum.
Для определения, имеют ли значение гуморальные защитные механизмы, которые главным образом ответственны за индукцию протективного иммунитета, тестируют защиту животных с помощью пассивной иммунизации. Для этого мышам-донорам делают прививки по стандартной методике. Берут кровь и получают от каждого животного приблизительно 400 мкл сыворотки. Объединяют, с одной стороны, образцы контрольной сыворотки, а с другой стороны, образцы иммунной сыворотки и мышам-реципиентам внутрибрюшинно вводят одну дозу сыворотки в количестве 400 мкл. Перед заражением дозой адаптированного вируса Х-47 в количестве 20 LD50 выжидают в течение 24 часов с тем, чтобы молекула антитела системно распространились в организме мыши. В то время как у мышей, которые получали контрольные дозы сыворотки, позднее развивается острая гипотермия и наблюдается быстрая потеря веса, что в конце концов приводит к смерти, введение иммунной сыворотки, содержащей рекомбнантную нейраминидазу, защищает мышей практически так же, как и в случае активной вакцинации (фиг. 14). Отсюда можно сделать вывод, что присутствие уже циркулирующих NА-антител достаточно для обеспечения полной защиты.To determine whether humoral defense mechanisms, which are primarily responsible for the induction of protective immunity, are relevant, animal protection is tested by passive immunization. To do this, donor mice are vaccinated according to a standard method. Blood is taken and approximately 400 μl of serum is obtained from each animal. Combine, on the one hand, samples of control serum, and on the other hand, samples of immune serum and recipient mice are injected intraperitoneally with one dose of serum in an amount of 400 μl. Before infection with a dose of adapted X-47 virus in an amount of 20 LD 50 wait for 24 hours so that the antibody molecule systemically spread in the body of the mouse. While mice that received control doses of serum later developed acute hypothermia and rapid weight loss, which ultimately leads to death, the administration of immune serum containing recombinant neuraminidase protects the mice in much the same way as in the case of active vaccination (Fig. 14). From this we can conclude that the presence of already circulating NA antibodies is sufficient to provide complete protection.
Обсуждение результатов
Иммунитет по отношению к гриппу в течение длительного времени изучали практически исключительно как функцию антитела гемагглютинина, в то время как важный вклад в иммунитет нейраминидазы в значительной степени игнорировался. Это частично объясняется тем наблюдением, что лишь антитела, способные связывать гемагглютинин, обладали способностью непосредственно нейтрализовать частицы вируса (Нirst, 1942; Davanport et al., 1964; Kida et al., 1983), в то время как антитела против нейраминидазы в широком диапазоне концентраций очевидно не могли предотвращать первичную инфекцию (Jahiel and Kilbourne, 1966; Kilbourne et al., 1968; Johanson, 1989). Эта толерантность, вероятно, отражает ту недавно выявленную роль, которую играет рекомбинантная нейраминидаза в жизненном цикле вируса гриппа, препятствуя вновь сформировавшемуся вирусу агрегироваться на поверхности инфицированной клетки (Colman and Ward, 1985; Brown and Laver, 1968). Более того, было обнаружено, что в отличие от гемагглютинина нейраминидаза составляет меньшую часть оболочки вируса гриппа и этот факт также может вносить вклад в неспособность антител нейраминидазы оказывать нейтрализующее воздействие (Schulman et al., 1968). Это различие молярном присутствии также оказывает влияние на относительные антительные ответы к индивидуальным антигенам. Повторяющееся доминирование гемагглютинина по отношению к нейраминидазе благодаря успешной конфронтации со всем вирусом гриппа могло привести к подавлению продуцирования антител нейраминидазы, вероятно, вследствие ослабленной помощи, которую оказывают нейраминидаза-специфичные Т-клетки (Kilbourne, 1976; Johanson et al., 1987; Kilbourne et al., 1987; Johanson et al., 1987). С целью изучения защитного иммунитета нейраминидазы, необходимо разработать систему, в которой устраняется мешающее воздействие антител, нейтрализующих гемагглютинин, и удается избежать подавления иммунного ответа нейраминидазы вследствие конкуренции антигенов гемагглютинина и нейраминидазы. Классические подходы базировались либо на выделении компонента природной нейраминидазы (Schulman et al., 1968; Johanson and Kilbourne, 1990; Gallagher et al., 1984), либо же на комбинированном назначении определенных серий штамма гриппа с селологически различающимися антигенами гемагглютинина и нейраминидазы (Rott et al., 1974; Kilbourne, 1976). Полученные же в настоящей работе результаты непосредственно демонстрируют защитную иммунизацию с помощью очищенного рекомбинантного белка нейраминидазы. Ген нейраминидазы вируса A/Victoria/3/75 (Н3N2) трансформируется в ген, который кодирует способный секретироваться белок (рекомбинантную нейраминидазу), путем замещения области, кодирующей мембранный якорь, сигнальной последовательностью гена гемагглютинина гриппа (см. Пример 1).The discussion of the results
Immunity to influenza for a long time was studied almost exclusively as a function of the hemagglutinin antibody, while the important contribution to the immunity of neuraminidase was largely ignored. This is partially explained by the observation that only antibodies capable of binding hemagglutinin were able to directly neutralize virus particles (Nirst, 1942; Davanport et al., 1964; Kida et al., 1983), while antibodies against neuraminidase concentrations obviously could not prevent primary infection (Jahiel and Kilbourne, 1966; Kilbourne et al., 1968; Johanson, 1989). This tolerance probably reflects the recently identified role that recombinant neuraminidase plays in the life cycle of the influenza virus, preventing the newly formed virus from aggregating on the surface of the infected cell (Colman and Ward, 1985; Brown and Laver, 1968). Moreover, it was found that, in contrast to hemagglutinin, neuraminidase forms a smaller part of the influenza virus envelope and this fact may also contribute to the inability of the neuraminidase antibodies to have a neutralizing effect (Schulman et al., 1968). This difference in molar presence also affects relative antibody responses to individual antigens. The repeated dominance of hemagglutinin over neuraminidase due to a successful confrontation with the entire influenza virus could lead to a suppression of the production of neuraminidase antibodies, probably due to the weakened help provided by neuraminidase-specific T cells (Kilbourne, 1976; Johanson et al., 1987; Kilbourne et al., 1987; Kilbourne et al., 1987; Kilbourne et al., 1987; Kilbourne et al., 1987; Kilbourne et al., 1987 al., 1987; Johanson et al., 1987). In order to study the protective immunity of neuraminidase, it is necessary to develop a system in which the interfering effect of antibodies neutralizing hemagglutinin is eliminated, and the suppression of the immune response of neuraminidase due to competition between hemagglutinin and neuraminidase antigens is avoided. Classical approaches were based either on the isolation of a component of natural neuraminidase (Schulman et al., 1968; Johanson and Kilbourne, 1990; Gallagher et al., 1984), or on the combined use of certain series of influenza strain with selologically different hemagglutinin and neuraminidase antigens (Rott et al., 1974; Kilbourne, 1976). The results obtained in this work directly demonstrate protective immunization using purified recombinant neuraminidase protein. The A / Victoria / 3/75 (H3N2) virus neuraminidase gene is transformed into a gene that encodes a secreted protein (recombinant neuraminidase) by replacing the region encoding the membrane anchor with the signal sequence of the influenza hemagglutinin gene (see Example 1).
Методами in vitro уже установлено, что антитела нейраминидазы могут эффективно подавлять рост выхода вируса путем ингибирования выхода и распространения частиц вируса (Jahiel and Kilbourne, 1968; Kilbourne et al., 1968). Аналогичные заключения были сделаны для животных, иммунизированных с помощью нейраминидазы, при измерении уменьшенных титров вируса в легких и снижении вероятности развития легочных поражений (11, 12, 13). It has already been established by in vitro methods that neuraminidase antibodies can effectively suppress the increase in virus output by inhibiting the release and spread of virus particles (Jahiel and Kilbourne, 1968; Kilbourne et al., 1968). Similar conclusions were made for animals immunized with neuraminidase when measuring reduced titers of the virus in the lungs and reducing the likelihood of developing lung lesions (11, 12, 13).
Хотя значительное внимание уделено воздействию NА-иммунитета на репликацию вируса в легких, оставалось под вопросом, может ли иммунизация чистым белком нейраминидазой предотвратить клинические симптомы заболевания или может увеличить шанс выжить после потенциально летальной инфекции гриппа. На этот вопрос пока не было получено удовлетворительного ответа. Приведенные в настоящем описании результаты ясно показывают, что путем иммунизации с помощью чистой рекомбинантной нейраминидазы может быть достигнута полная защита против обычно летальной дозы инфекции, при этом исключается любой возможный вклад со стороны анамнестического антигемагглютининового иммунного механизма или эффектов клеточно-опосредованной иммунной памяти против антигенов консервативных внутренних вирусных белков. Although considerable attention was paid to the effect of NA immunity on the replication of the virus in the lungs, the question remained whether immunization with pure neuraminidase protein could prevent the clinical symptoms of the disease or could increase the chance of survival after a potentially fatal influenza infection. This question has not yet been answered satisfactorily. The results presented in the present description clearly show that by immunization with pure recombinant neuraminidase, complete protection against a usually lethal dose of infection can be achieved, while any possible contribution from the anamnestic anti-hemagglutinin immune mechanism or the effects of cell-mediated immune memory against antigens of conserved internal viral proteins.
Во время проведения описываемых здесь экспериментов мышей иммунизируют тремя дозами 1 мкг рекомбинантной нейраминидазы, которые назначают с интервалами в три недели. Вакцинированные животные способны полностью пережить летальную инфекцию вируса гриппа, при этом вирус экспрессирует гомо- и гетеровариантную рекомбинантную нейраминидазу. Ввиду высоких доз инфекции вируса было очень удивительно, что у животных после хорошо проведенной иммунизации не наблюдается симптомов заболевания, которые определяют по изменению температуры и веса тела. Важно отметить, что адъюванты, которые назначают вместе с рекомбинантной нейраминидазой, все имеют низкие реактогенные свойства, так что методика иммунизации, приведенная в настоящем описании, непосредственно может быть использована для вакцинации людей. Вакцины по настоящему изобретению могут также использоваться для других млекопитающих и птиц. During the experiments described herein, mice are immunized with three doses of 1 μg of recombinant neuraminidase, which is prescribed at three-week intervals. Vaccinated animals are able to fully survive a lethal infection of the influenza virus, while the virus expresses homo- and heterovariant recombinant neuraminidase. In view of the high doses of the virus infection, it was very surprising that in animals after a well-conducted immunization there are no disease symptoms that are determined by changes in body temperature and weight. It is important to note that the adjuvants that are prescribed together with recombinant neuraminidase all have low reactogenic properties, so that the immunization procedure described in this description can be directly used to vaccinate people. The vaccines of the present invention can also be used for other mammals and birds.
Пассивное перенесение сыворотки мышей, иммунизированных рекомбинантной нейраминидазой, мышам-реципиентам приводит к тому же самому уровню защиты, указывая на то, что защитное воздействие иммунизаций с помощью рекомбинантной нейраминидазы может быть объяснено циркулирующими антигенами нейраминидазы. Passive transfer of the serum of mice immunized with recombinant neuraminidase to recipient mice leads to the same level of protection, indicating that the protective effect of immunization with recombinant neuraminidase can be explained by circulating neuraminidase antigens.
Что касается рассмотренной в настоящем описании гетеровариантной защиты, то важно рассмотреть структурные связи между антигеном нейраминидазы вакцины А/Victoria/3/75 и нейраминидазы из A/Aichi/2/68, которая присутствует в варианте инфекционного вируса Х-31. К сожалению, не получены данные о последовательности аминокислотных остатков для нейраминидазы из А/Aichi/2/68 (H3N2), однако можно провести сравнение с последовательностью аминокислотных остатков нейраминидазы из штамма А/NТ/60/68 (Н3N2) (Bentley and Brownley, 1982), выделенного в том же году, что и штамм Aichi. При внимательном изучении области головки обоих вариантов нейраминидазы, можно обнаружить замещения аминокислот в положениях 28, при этом большинство их находится на поверхности молекулы. Regarding the heterovariant protection discussed in the present description, it is important to consider the structural relationships between the neuraminidase antigen of vaccine A / Victoria / 3/75 and the neuraminidase from A / Aichi / 2/68, which is present in the variant of the infectious virus X-31. Unfortunately, data on the sequence of amino acid residues for neuraminidase from A / Aichi / 2/68 (H3N2) were not obtained, however, a comparison can be made with the sequence of amino acid residues of neuraminidase from strain A / NT / 60/68 (H3N2) (Bentley and Brownley, 1982), isolated in the same year as the Aichi strain. A careful study of the head region of both variants of neuraminidase reveals amino acid substitutions at
Вероятно, вакцина по настоящему изобретению также может обеспечить защиту от еще более удаленных за счет дрейфа вариантов. Возможно также, что с помощью генных модификаций гена нейраминидазы варианты могут быть аранжированы в ее антигенную структуру. При этом становится возможным, например, получить "коктейль" различных версий нейраминидазы и добиться интенсивной защиты от различных штаммов гриппа. Probably, the vaccine of the present invention can also provide protection against even more remote due to drift options. It is also possible that with the help of gene modifications of the neuraminidase gene, variants can be arranged in its antigenic structure. In this case, it becomes possible, for example, to obtain a “cocktail” of various versions of neuraminidase and to achieve intensive protection against various strains of influenza.
Фигуры
На фиг. 1 приведена стратегия конструирования гена секретируемой нейраминидазы и его интеграции в вектор переноса бакуловируса. Указаны только необходимые сайты рестрикции. Тонкими линиями показаны последовательности бактериальной плазмиды, в то время как жирные линии показывают гемагглютинин-специфичные (закрашенные) и нейраминидаза-специфичные (составлены точками) последовательности. Сигнальная последовательность гемагглютинина обозначена одной штриховкой. Сигнальная последовательность нейраминидазы/последовательность мембранного якоря обозначены двойной штриховкой.Figures
In FIG. Figure 1 shows a strategy for constructing a secreted neuraminidase gene and integrating it into a baculovirus transfer vector. Only the required restriction sites are indicated. Thin lines indicate bacterial plasmid sequences, while bold lines indicate hemagglutinin-specific (shaded) and neuraminidase-specific (dotted) sequences. The signal sequence of hemagglutinin is indicated by a single hatch. The neuraminidase signal sequence / membrane anchor sequence is indicated by double hatching.
На фиг. 2 показана нуклеотидная последовательность позитивной ветви кДНК и последовательность аминокислотных остатков фланкирующих областей сайта лигирования между сигнальным пептидом гемагглютинина и нейраминидазы, при этом мембранный якорь нейраминидазы удален. In FIG. 2 shows the nucleotide sequence of the positive branch of cDNA and the sequence of amino acid residues of the flanking regions of the ligation site between the hemagglutinin and neuraminidase signal peptide, while the membrane anchor of the neuraminidase is removed.
На фиг. 2А приведен непроцессированный гемагглютинин и детально сайт рестрикции сигнальной пептидазы между Аlа16 и Gln17 (вертикальная пунктирная линия). Терминальный сегмент гемагглютинина, который используют для секреции рекомбинантной нейраминидазы, обозначен стрелкой.In FIG. 2A shows unprocessed hemagglutinin and a detailed signal peptidase restriction site between Ala 16 and Gln 17 (vertical dashed line). The terminal segment of hemagglutinin, which is used for the secretion of recombinant neuraminidase, is indicated by an arrow.
На фиг. 2В детально показана "стеблевая" область нейраминидазы. Усеченная последовательность, участвующая в конструировании рекомбинантной нейраминидазы, обозначена стрелкой. In FIG. 2B shows in detail the "stem" region of neuraminidase. The truncated sequence involved in the construction of recombinant neuraminidase is indicated by an arrow.
На фиг. 2С показано, как последовательность рекомбинантной нейрамидиназы конструируется из А и В. Детально показана область слияния между гемагглютинин-специфичной и нейраминидаза-специфичной последовательностями. Рекомбинантная нейраминидаза, видимо, начинается с четырех терминальных аминокислот нейраминидазы, полученных из зрелого гемагглютинина, за которыми следует подвергнутый мутации кодон (подчеркнут пунктирной линией). In FIG. 2C shows how a recombinant neuramidinase sequence is constructed from A and B. The fusion region between the hemagglutinin-specific and neuraminidase-specific sequences is shown in detail. Recombinant neuraminidase appears to start with four terminal amino acids of neuraminidase derived from mature hemagglutinin, followed by a mutated codon (underlined by a dashed line).
На фиг. 3 приведен результат анализа очищенной природной нейраминидазы, обработанной проназой, методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия. Фиг. 3А относится к анализу образцов белка, взятых на различных стадиях в процессе очистки природной нейраминидазы, обработанной проназой. Дорожка 1 показывает белки-маркеры; дорожка 2 соответствует сырому материалу природной нейраминидазы, обработанной проназой (1 мкг; полосы природной нейраминидазы, обработанной проназой, ниже предела обнаружения); дорожка 3 показывает объединенный элюат после сефарозы S (1 мкг); дорожка показывает объединенный элюат после Superdex 200 (1 мкг). На фиг. 3В приведен градиентный от 5,0% до 7,5% гель 1 мкг природной нейраминидазы, обработанной проназой, которая перекрестно связана с помощью BS3. Дорожка 1 соответствует белкам-маркерам; дорожка 2 соответствует природной нейраминидазе, обработанной проназой, после перекрестного связывания. Дополнительные полосы появились около 105 кДа (димер), около 160 кДа (тример) и около 210 кДа (тетрамер).In FIG. Figure 3 shows the result of analysis of purified natural pronase-treated neuraminidase by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate. FIG. 3A relates to the analysis of protein samples taken at various stages during the purification of natural pronase-treated neuraminidase.
На фиг. 4 показано изменение с течением времени удельной активности обнаруженной в среде для выращивания культуры, которую оценивают из уровней ферментной активности и общей концентрации белка после заражения клеток sf9 рекомбинантным бакуловирусом.In FIG. Figure 4 shows the change in specific activity over time. found in the culture medium, which is evaluated from the levels of enzyme activity and total protein concentration after infection of sf9 cells with recombinant baculovirus.
На фиг. 5 показан результат анионообменной хроматографии в колонке с сефарозой Q. После растворения и диализа осадка, полученного с помощью (20-60)% сульфата натрия, раствор (97,5 мг белка, 117000 единиц) помещают в колонку с сефарозой Q. Несвязанные вещества вымываются перед элюированием, которое проводят в градиенте хлорида натрия (---) до концентрации 250 мМ, добавляемого к исходному буферному раствору. После концентрации белка в элюате проводят измерения А280(_____). Собирают фракции по 2,5 мл и изучают ферментативную активность и антигенность иммуноферментным твердофазным анализом
На фиг. 6 приведен результат гель-фильтрации рекомбинантной нейраминидазы на Superdex 200. Элюат после разделения на N-(п-аминофенил)оксамовая кислота - агароза (2,63 мг белка, 49100 единиц) концентрируют до объема 2,0 мл и затем хроматографируют, собирая фракции по 1,0 мл, на колонке с Supеrdеx 200 со скоростью подачи 10 мл/ч. Непрерывно проводят контроль значения A280(_ _ _ __). Индивидуальные фракции (1,0 мл) испытывают на ферментативную а также антигенную активность Стрелки показывают объем элюции калибровочных белков (см. текст): 443 кДа (1), 200 кДа (2), 150 кДа (3), 67 кДа (4) и 29 кДа (5).In FIG. Figure 5 shows the result of anion-exchange chromatography in a column with Sepharose Q. After dissolution and dialysis of the precipitate obtained with (20-60)% sodium sulfate, a solution (97.5 mg of protein, 117,000 units) is placed in a column with Sepharose Q. Unbound substances are washed out before elution, which is carried out in a gradient of sodium chloride (---) to a concentration of 250 mm, added to the initial buffer solution. After protein concentration in the eluate, A 280 (_____) measurements are taken. 2.5 ml fractions were collected and enzymatic activity was studied. and antigenicity by enzyme-linked immunosorbent assay
In FIG. Figure 6 shows the result of gel filtration of recombinant neuraminidase on
На фиг. 7 приведен результат анализа методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия очищенной природной нейраминидазы, обработанной проназой. Каждая дорожка соответствует номеру специфической фракции из колонки с Superdex 200 после гель-фильтрации. На фиг. 7А приведена картина электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия после денатурации 10 мкл образца (добавляют бета-меркаптоэтанол). Дорожки А и В соответствуют белкам-маркерам. На фиг. 7В образцы белка перекрестно сшивают с помощью ВS3 и затем разделяют электрофорезом в градиентном геле от 5,0 до 7,5% в присутствии додецилсульфата натрия, но в невосстановительных условиях. Фракции от 57 до 68 показывают объем образца 10 мкл; фракции от 70 до 77 показывают объем образца 25 мкл. Тетрамерная рекобинантная нейраминидаза дает полосы около 220 кДа (тетрамер) и около 110 кДа (димер). Димерная и мономерная рекомбинантная нейраминидаза остаются видимыми в виде полос соответственно около 110 кДа и около 5 кДа.In FIG. 7 shows the result of analysis by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate of purified natural pronase-treated neuraminidase. Each lane corresponds to a specific fraction number from a
На фиг. 8 приведен результат анализа методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия образцов белка, взятых на различных стадиях процесса очистки рекомбинантной нейраминидазы. Дорожка 1 соответствует белкам-маркерам; дорожка 2 соответствует сырой среде (5 мкг); дорожка 3 осадку в (20-60)% сульфата натрия (5 мкг); дорожка 4 соответствует объединенному элюату после хроматографии на сефарозе Q (2,5 мкг); дорожка 5 соответствует объединенному элюату после разделения на N-(п-аминофенил)оксамовой кислоте - агарозе (1 мкг); дорожка 6 соответствует объединенному элюату фракций тетрамерной и димерной рекомбинантной нейраминидазы после гель-фильтрации на Superdex 200 (1 мкг). In FIG. Figure 8 shows the result of analysis by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate of protein samples taken at various stages of the purification process of recombinant neuraminidase.
На фиг. 9 приведен сравнительный анализ содержания углевода, связанного с природной нейраминидазой, обработанной проназой, и углевода, связанного с рекомбинантной нейраминидазой, который проводят на основании ферментации нейраминидаза-глюканазой и анализа электрофорезом в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия. Фермент нейраминидаза-глюканаза виден в виде полосы около 35 кДа. На фиг. 9А дорожка 1 соответствует белкам-маркерам; дорожка 2 - не подвергнутой ферментации природной нейраминидазе (1 мкг); дорожка 3 - природной нейраминидазе, обработанной нейраминидаза-глюканазой (1 мкг). На фиг. 9В дорожки 1 и 8 соответствуют белкам-маркерам; дорожка 2 - не подвергнутой ферментации тетрамерной рекомбинантной нейраминидазе; дорожка 3 - тетрамерной рекомбинантной нейраминидазе, обработанной нейраминидаза-глюканазой; дорожка 4 - не подвергнутой ферментации димерной рекомбинантной нейраминидазе; дорожка 5 - димерной рекомбинантной нейраминидазе, обработанной нейраминидаза-глюканазой; дорожка 6 - не подвергнутой ферментации мономерной рекомбинантной нейраминидазе; дорожка 7 - мономерной рекомбинантной нейраминидазе, обработанной нейраминидаза-глюканазой. In FIG. Figure 9 shows a comparative analysis of the content of carbohydrate associated with natural pronase-treated neuraminidase and carbohydrate associated with recombinant neuraminidase, which is carried out on the basis of fermentation of neuraminidase-glucanase and analysis by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate. The neuraminidase-glucanase enzyme is visible as a band of about 35 kDa. In FIG.
Фиг. 10 показывает близкую к идентичности антигенность рекомбинантной нейраминидазы и природной нейраминидазы, обработанной проназой. Создают равные концентрации белков рекомбинантной нейраминидазы и природной нейраминидазы, а затем последовательно разбавляют в соотношении 1:2 и проводят иммуноферментный твердофазный анализ. На чертеже представлена синусообразная кривая антигенности, полученная для специальных антигенов. Значения для природной нейраминидазы, обработанной проназой, обозначены ; значения для тетрамерной рекомбинантной нейраминидазы обозначены ; значения для димерной рекомбинантной нейраминидазы обозначены ; и значения для мономерной рекомбинантной нейраминидазы обозначены
Антигенный отклик на рекомбинантную нейраминидазу приведен на фиг. 11. Через четырнадцать дней после каждой иммунизации (показаны стрелками) у мышей берут образцы крови и присутствие антител рекомбинантной нейраминидазы определяют методом иммуноферментного твердофазного анализа (детали эксперимента приведены в тексте). Полностью закрашенные прямоугольники и заштрихованные прямоугольники соответствуют средним титрам (± стандартное отклонение) соответственно вакцинированных и контрольных животных. На фиг. 12 показана гомовариантная защита. Вакцинированным [--- в (А); в (В) и (C)] и контрольным [_ __ в (А); • в (В) и (С)] животным назначают дозу 20 LD50 гомовариантного адаптированного для мышей вируса Х-47. За развитием инфекции следят, регистрируя уровень смертности (А) и измеряя ректальную температуру (В) и вес тела (С) мышей (см. детали эксперимента в тексте). Цифровые значения являются средними (± стандратное отклонение).FIG. 10 shows the antigenicity of recombinant neuraminidase and natural pronase-treated neuraminidase close to identity. Equal concentrations of recombinant neuraminidase and natural neuraminidase proteins are created, and then they are successively diluted in a 1: 2 ratio and enzyme-linked immunosorbent assay is performed. The drawing shows a sinusoidal antigenicity curve obtained for special antigens. Values for natural pronase-treated neuraminidase are indicated by ; values for tetrameric recombinant neuraminidase are indicated ; values for dimeric recombinant neuraminidase are indicated ; and the values for the monomeric recombinant neuraminidase are indicated
The antigenic response to recombinant neuraminidase is shown in FIG. 11. Fourteen days after each immunization (shown by arrows), blood samples were taken from mice and the presence of recombinant neuraminidase antibodies was determined by enzyme-linked immunosorbent assay (the details of the experiment are given in the text). Fully filled rectangles and shaded rectangles correspond to the average titers (± standard deviation) of the vaccinated and control animals, respectively. In FIG. 12 shows homovariant protection. Vaccinated [--- in (A); in (B) and (C)] and the control [_ __ in (A); • in (B) and (C)] animals are given a dose of 20 LD 50 of the homovariant virus adapted to mice X-47. The development of the infection is monitored by recording the mortality rate (A) and measuring the rectal temperature (B) and body weight (C) of the mice (see the text of the experiment for details). Numeric values are average (± standard deviation).
Гетеровариантная защита показана на фиг. 13. Вакцинированным [--- в (А); в (В) и (С)] и контрольным [___ в (А); • в (В) и (С)] животным назначают дозу 20 LD50 гетеровариантного адаптированного для мышей вируса Х-31. За развитием инфекции следят, регистрируя уровень смертности (А) и измеряя ректальную температуру (В) и вес тела (С) мышей (см. детали эксперимента в тексте). Цифровые значения являются средними (± стандартное отклонение).A heterovariant protection is shown in FIG. 13. Vaccinated [--- in (A); in (B) and (C)] and control [___ in (A); • in (B) and (C)] animals are prescribed a dose of 20 LD 50 heterovariant virus-adapted for mice X-31. The development of the infection is monitored by recording the mortality rate (A) and measuring the rectal temperature (B) and body weight (C) of the mice (see the text of the experiment for details). Numeric values are average (± standard deviation).
Фиг. 14 иллюстрирует пассивную иммунизацию. Группы мышей пассивно иммунизируют с помощью внутрибрюшинной инъекции иммунной сыворотки рекомбинантной нейраминидазы [--- в (А); в (В) и (C)] и контрольной сыворотки [__ _ в (А); • в (В) и (С)]. Через двадцать четыре часа мышам вводят дозу 20 LD50 адаптированного для мышей вируса Х-47 (см. детали эксперимента в тексте). Показаны соответственно уровень смертности (А), ректальная температура (В) и вес тела (С) мышей. Цифровые значения являются средними (± стандартное отклонение).FIG. 14 illustrates passive immunization. Groups of mice are passively immunized with an intraperitoneal injection of immune serum recombinant neuraminidase [--- in (A); in (B) and (C)] and control serum [__ _ in (A); • in (B) and (C)]. Twenty-four hours later, a dose of 20 LD 50 of the X-47 virus adapted for mice was administered to mice (see text for experimental details). Mortality (A), rectal temperature (B) and body weight (C) of mice are shown respectively. Numeric values are average (± standard deviation).
На фиг. 15 приведена диаграмма плазмиды рР1С9, которая помимо последовательности промотора АОХ1 и терминатора содержит маркер H1S4 из Р.pastoris и сигнал секреции препро-гена альфа-фактора из Saccharomyces cerevisiae. Позади сигнала секреции расположен составной сайт клонирования. In FIG. 15 is a diagram of plasmid pP1C9, which, in addition to the AOX1 promoter sequence and terminator, contains the H1S4 marker from P. pastoris and the signal for secretion of the alpha factor prepro gene from Saccharomyces cerevisiae. Behind the secretion signal is a compound cloning site.
На фиг. 16 дан обзор режимов слияния между препро-сигналом секреции и рекомбинантной частью "шляпки" нейраминидазы. "КЕХ2" указывает место, где пропептид расщепляется по Гольджи с помощью эндогенной КЕХ-2-протеазы. Дипептид (Glu-Ala)2 удаляется с помощью дипептидиламинопептидазы типа STЕ13. Остаток тирозина не привносится из нейраминидазы, однако не удаляется. Следующий пролин соответствует позиции 79 нейраминидазы из Х-47.In FIG. Figure 16 gives an overview of the fusion modes between the prepro-signal of secretion and the recombinant part of the “cap” of neuraminidase. "KEX2" indicates the place where the propeptide is cleaved according to the Golgi using endogenous KEX-2 protease. The dipeptide (Glu-Ala) 2 is removed using a STE13 type dipeptidyl aminopeptidase. The tyrosine residue is not introduced from neuraminidase, but is not removed. The next proline corresponds to position 79 of neuraminidase from X-47.
На фиг. 17 приведен анализ по методу вестерн-блоттинга на 12,5%-ном полиакриламидном геле пяти образцов среды индивидуальных трансформированных клеток. Дорожка 1 содержит образец среды нетрансформированного штамма Р.pastoris. На каждую дорожку помещают вещество, выделенное из 1 мл среды для выращивания культуры путем осаждения с помощью трихлоруксусной кислоты. In FIG. Figure 17 shows a Western blot analysis on a 12.5% polyacrylamide gel of five samples of medium of individual transformed cells.
Табл. 1 относится к одному типичному эксперименту по очистке (детали см. в тексте). Объем после Superdex 200 соответствует объединенному количеству после двух операций хроматографии. Tab. 1 refers to one typical cleaning experiment (see text for details). The volume after
Табл. 2 относится к одному типичному эксперименту по очистке (детали см. в тесте). Указанные объемы после гель-фильтрации на Superdex 200 соответствует объединенным фракциям рекомбинантной нейраминидазы после двух операций хроматографии. Tab. 2 refers to one typical cleaning experiment (see test for details). The indicated volumes after gel filtration on
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9400045A NL9400045A (en) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | Influenza vaccine |
NL9400045 | 1994-01-11 | ||
EP94200159.5 | 1994-01-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96117001A RU96117001A (en) | 1998-11-20 |
RU2186111C2 true RU2186111C2 (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=19863689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117001/13A RU2186111C2 (en) | 1994-01-11 | 1995-01-06 | Recombinant neuraminidase of influenza type na2 (variants) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL9400045A (en) |
RU (1) | RU2186111C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2008293504B2 (en) * | 2007-08-27 | 2012-04-12 | Longhorn Vaccines & Diagnostics, Llc | Immunogenic compositions and methods |
-
1994
- 1994-01-11 NL NL9400045A patent/NL9400045A/en not_active Application Discontinuation
-
1995
- 1995-01-06 RU RU96117001/13A patent/RU2186111C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CRISO A.D. et al. Modification of infections bursal disease virus antigen VP 2 for cell location fails to enhance immunogenicity. Virus-Res. - 1994, 32(3), 313-328. МАНИАТИС Г. и др. Методы генетической инженерии. - М.: Мир, 1984, с.9. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL9400045A (en) | 1995-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4551338B2 (en) | Influenza vaccine | |
KR960013578B1 (en) | Respiratory syncytial virus vaccine and diagnosis | |
JP3253327B2 (en) | Polynucleotide having nucleotide sequence encoding meningococcal outer membrane protein and vaccine composition | |
Deroo et al. | Recombinant neuraminidase vaccine protects against lethal influenza | |
ES2342778T3 (en) | POLIPEPTIDES FOR THE INDUCTION OF AN IMMUNE PROTECTION RESPONSE AGAINST STAPHYLOCOCCUS AUREUS. | |
JP2016539944A (en) | Novel SARS immunogenic composition | |
Redmond et al. | Protection studies in sheep using affinity-purified and recombinant cysteine proteinases of adult Haemonchus contortus | |
TW202206444A (en) | Vaccine composition for preventing or treating infection of sars-cov-2 | |
JPH11513372A (en) | Parainfluenza virus glycoproteins and vaccines | |
EA035522B1 (en) | Stabilized soluble prefusion rsv f polypeptides | |
JPS60155128A (en) | Vaccines containing membrane bindable protein | |
JPS60500215A (en) | Protective peptide antigen | |
US4029763A (en) | Influenza vaccine containing purified neuraminidase antigen and method of using the same | |
US10117923B2 (en) | Production of an immunogen using a plant virus | |
RU2186111C2 (en) | Recombinant neuraminidase of influenza type na2 (variants) | |
US5543264A (en) | Co-factor activated recombinant adenovirus proteinases | |
JP3447743B2 (en) | Non-splicing variants of gp350 / 220 | |
US20240335525A1 (en) | Truncated influenza neuraminidase and methods of using the same | |
JPH07505787A (en) | Polypeptides obtainable from Faschiola sp., vaccines, treatments and their DNA sequences | |
JP3135060B2 (en) | Conjugate using partial fragment of outer membrane protein P2 of Haemophilus influenzae type b | |
Thomsen et al. | Applications of insect cell gene expression in pharmaceutical research | |
US20090162369A1 (en) | Synthetic chimeric peptides | |
JPH05502595A (en) | Varicella soster virus antigen | |
US20220133875A1 (en) | Methods for preventing disease or disorder caused by rsv infection | |
WO1994006468A1 (en) | Recombinant influenza virus vaccine compositions |