RU2335540C1 - EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum - Google Patents
EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335540C1 RU2335540C1 RU2006145771/13A RU2006145771A RU2335540C1 RU 2335540 C1 RU2335540 C1 RU 2335540C1 RU 2006145771/13 A RU2006145771/13 A RU 2006145771/13A RU 2006145771 A RU2006145771 A RU 2006145771A RU 2335540 C1 RU2335540 C1 RU 2335540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nef
- hum
- pbmc
- protein
- expression
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к технологии получения вакцинных препаратов с помощью методов генетической инженерии и иммунологии, и может быть использовано в медицине и смежных отраслях для повышения экспрессии белков, в частности белка Nef вируса иммунодефицита человека 1 типа (ВИЧ-1) субтипа А или его фрагментов и синтетических аналогов в эукариотических клетках.The invention relates to the field of biotechnology, in particular to a technology for producing vaccine preparations using genetic engineering and immunology methods, and can be used in medicine and related industries to increase the expression of proteins, in particular, human
Одной из глобальных проблем, стоящих перед биотехнологией, является повышение выхода веществ, продуцируемых клетками прокариот и эукариот. Для решения указанных задач, как правило, клетки подвергают воздействию различных внешних факторов: повышению температуры выше 42°С, уменьшению количества питательных веществ, например фосфатов или азота, до уровня, лежащего ниже того, который требуется для выживания микроорганизмов, токсическое воздействие - например, использование красителей, кислот или эксудатов растений, метаболическое разрушение клеток в результате изменения уровня содержания ионов, воздействующих на способность микроорганизмов к осморегуляции, или уровня содержания витаминов или кофакторов, которые способны вызвать прекращение метаболизма (RU 2179980, 2002).One of the global problems facing biotechnology is to increase the yield of substances produced by cells of prokaryotes and eukaryotes. To solve these problems, as a rule, cells are exposed to various external factors: raising the temperature above 42 ° C, reducing the amount of nutrients, such as phosphates or nitrogen, to a level below that required for the survival of microorganisms, toxic effects - for example, the use of dyes, acids or plant exudates, metabolic destruction of cells as a result of changes in the level of ion content affecting the ability of microorganisms to osmoregulation, or the level of the use of vitamins or cofactors that can cause a cessation of metabolism (RU 2179980, 2002).
Однако, т.к. воздействие вышеперечисленных факторов на выход конкретных продуцентов характеризуется высокой видоспецифичностью, то для каждого конкретного случая необходимо проведение большого объема исследованийHowever, since the impact of the above factors on the yield of specific producers is characterized by high species-specificity, then for each specific case a large amount of research is necessary
Наиболее сложно вопросы стимулирования экспрессии решаются в случае получения вакцин против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), для изготовления которых необходимо научиться добиваться экспрессии вирусных белков в клетках эукариот без введения вируса, что позволило бы выработать в организме необходимый иммунный ответ. Проблема связана с особенностями последовательностей генов вируса иммунодефицита человека, в частности с использованием в вирусных генах кодонов, не характерных для интенсивно экспрессирующихся генов млекопитающих, в частности человека, а также большая вариабельность вирусной популяции, выраженная в генетической дивергенции.The most difficult questions of stimulation of expression are solved in the case of vaccines against human immunodeficiency virus (HIV), for the manufacture of which it is necessary to learn how to achieve the expression of viral proteins in eukaryotic cells without introducing the virus, which would allow the body to develop the necessary immune response. The problem is associated with the features of the sequences of the human immunodeficiency virus genes, in particular with the use of codons in the viral genes that are not characteristic of intensively expressed mammalian genes, in particular humans, as well as the large variability of the viral population, expressed in genetic divergence.
Одним из подходов к решению этой проблемы является использование геномов ретро-вирусов, аденовирусов, папилломавирусов и паповавирусов в качестве стимуляторов для экспрессии протективных антигенов патогенных вирусов в клетках млекопитающих.One approach to solving this problem is to use the genomes of retro viruses, adenoviruses, papillomaviruses, and papovaviruses as stimulants for the expression of protective antigens of pathogenic viruses in mammalian cells.
Наиболее детально исследования проводились с использованием вируса осповакцины (ВОВ). В частности, были сконструированы рекомбинантные ВОВ, экспрессирующие отдельно индивидуальные белки ВИЧ-1: gp160, gp120. Tat и обратную транскриптазу (Moss В., and Flexner С.// Ann. Rev. Immunol, 1987, v.5, p.305; Moss В. // Seminars in Virology, 1992, v.3, p.277; Falkner F.G., et al. // Virology, 1988, v.164, p.450; Flexner C., et al. // Virology, 1988, v.166, p.339; Takahashi H, et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988, v.85, p.3105; Walker B.D., et al. // Science, 1988, v.240, p.64; Willey R.L., et al. // J.Virol, 1988, v.62, p.139). Полученные рекомбинантные BOB были использованы для иммунизации лабораторных животных и выявления белков ВИЧ-1, способных вызывать индукцию нейтрализующих вирус антител. Однако с помощью рекомбинантных ВОВ не удалось индуцировать полноценный протективный иммунный ответ против ВИЧ-инфекции. По-видимому, это обусловлено низкой иммуногенностью индивидуальных вирусных белков (RU 2194075, 2002).The most detailed studies were conducted using the vaccinia virus (BOB). In particular, recombinant BOBs were constructed that express individual HIV-1 proteins separately: gp160, gp120. Tat and reverse transcriptase (Moss B., and Flexner C. // Ann. Rev. Immunol, 1987, v.5, p.305; Moss B. // Seminars in Virology, 1992, v.3, p.277; Falkner FG, et al. // Virology, 1988, v. 164, p. 450; Flexner C., et al. // Virology, 1988, v. 166, p. 339; Takahashi H, et al. // Proc Natl. Acad. Sci. USA, 1988, v. 85, p. 3105; Walker BD, et al. // Science, 1988, v. 240, p. 64; Willey RL, et al. // J. Virol 1988, v. 62, p. 139). The resulting recombinant BOBs were used to immunize laboratory animals and to identify HIV-1 proteins that could induce virus neutralizing antibodies. However, using recombinant BOB, it was not possible to induce a full-fledged protective immune response against HIV infection. Apparently, this is due to the low immunogenicity of individual viral proteins (RU 2194075, 2002).
Для решения проблемы получения иммунного ответа на белки ВИЧ был создан белок TBI, который включает в свой состав несколько клеточных эпитопов ВИЧ-1. Однако при его использовании не удается получить весь спектр целевых продуктов. Кроме того, степень экспрессии получаемых белков недостаточно высока (RU 2237089, 2005).To solve the problem of obtaining an immune response to HIV proteins, the TBI protein was created, which includes several HIV-1 cell epitopes. However, when using it, it is not possible to obtain the full range of target products. In addition, the degree of expression of the resulting proteins is not high enough (RU 2237089, 2005).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является стимулирование экспрессии белка Nef, введением в клетку высших эукариот экспрессионной плазмидной ДНК pBMC-nef(A)m-1, содержащей модифицированный ген nef вируса иммунодефицита человека типа 1 субтипа А (RU 2229518, 2002).The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed invention is to stimulate the expression of Nef protein by introducing into the cell of higher eukaryotes expression plasmid DNA pBMC-nef (A) m-1 containing the modified human
Технической задачей, решаемой авторами, являлось создание экспрессионной плазмидной ДНК для экспрессии синтетического белка Nef(A)-hum, позволяющей повысить его выход и иммуногенность.The technical problem solved by the authors was the creation of expression plasmid DNA for expression of the synthetic protein Nef (A) -hum, which allows to increase its yield and immunogenicity.
Технический результат был получен при использовании экспрессионной плазмидной ДНК pBMC-nef(A)-hum, содержащей модифицированный ген nef вируса иммунодефицита человека типа 1 субтипа А, названный nef(A)m-1, последовательность которого представлена на фиг.1.The technical result was obtained using expression plasmid DNA pBMC-nef (A) -hum containing a modified human immunodeficiency virus nef gene of
В основу изобретения были положены представления о том, что в генах вируса имеются кодоны, в которых преобладает много аденина и тимина и редко встречаются гуанин и цитозин, не характерные для интенсивно экспрессирующихся генов человека. В результате проведенных авторами исследований было установлено, что при замене в гене nef части А и Т - богатых кодонов на синонимические G и С - богатые кодоны удается в 10-15 раз повысить выход белка Nef(A)-hum.The basis of the invention was the idea that in the genes of the virus there are codons in which a lot of adenine and thymine predominate and guanine and cytosine are rare, which are not characteristic of intensively expressed human genes. As a result of the studies conducted by the authors, it was found that by replacing in the nef gene part A and T - rich codons with synonymous G and C - rich codons, it is possible to increase the yield of Nef (A) -hum protein 10-15 times.
Недостатками указанного изобретения являются: относительно невысокий выход целевого продукта и низкая встречаемость некоторых аминокислот синтезируемого белка Nef(A)-hum в популяции ВИЧ-1, циркулирующей на территории России.The disadvantages of this invention are: the relatively low yield of the target product and the low occurrence of certain amino acids of the synthesized protein Nef (A) -hum in the HIV-1 population circulating in Russia.
Согласно настоящему изобретению новая плазмидная ДНК pBMC-nef(A)-hum была получена по следующей методике.According to the present invention, a new plasmid DNA pBMC-nef (A) -hum was obtained by the following method.
Был осуществлен анализ кодонов в составе фрагмента гена nef, кодирующего белок Nef ВИЧ-1 субтипа А. Все кодоны с высоким содержанием аденина и тимина были заменены на синонимичные кодоны со сниженным содержанием аденина и тимина и соответственно более высоким содержанием гуанина и цитозина, при этом в состав гена предпочтительно включали кодоны, характерные для интенсивно экспрессирующихся генов человека. Кроме того, в последовательность гена включили последовательность Козака, инициирующий и два терминирующих трансляцию кодоны. Также были выявлены кодоны, кодирующие некоторые редко встречаемые аминокислоты в иммунологически важных областях белка Nef и заменены на кодоны аминокислот, встречающихся чаще в популяции инфицированных ВИЧ людей на территории России и стран СНГ. Кроме того, из последовательности были удалены кодоны, кодирующие первых две NH2-концевые аминокислоты белка Nef, что делает невозможным его миристелирование, нежелательное при использовании данного белка в качестве иммуногена. В результате с помощью автоматизированного химического синтеза был получен искусственный ген nef(A)-hum, кодирующий синтетический белок Nef(A)-hum, который был вставлен в вектор рВМС с получением экспрессионной плазмиды pBMC-nef(A)-hum.The codons in the nef gene fragment encoding Nef HIV-1 protein of subtype A were analyzed. All codons with a high content of adenine and thymine were replaced by synonymous codons with a reduced content of adenine and thymine and, accordingly, a higher content of guanine and cytosine, while the gene composition preferably included codons characteristic of intensely expressed human genes. In addition, the Kozak sequence, initiating and two translation termination codons, was included in the gene sequence. Also, codons coding for some rare amino acids in immunologically important regions of the Nef protein were identified and replaced with codons of amino acids that are more common in the population of HIV-infected people in Russia and the CIS countries. In addition, codons encoding the first two NH 2 -terminal amino acids of the Nef protein were removed from the sequence, which makes its myrrhization impossible, undesirable when using this protein as an immunogen. As a result, an automated nef (A) -hum gene was generated using automated chemical synthesis, encoding the synthetic Nef (A) -hum protein, which was inserted into the rVMS vector to obtain the expression plasmid pBMC-nef (A) -hum.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, on which:
на фиг.1 - последовательность нуклеотидов гена nef(A)-hum в сравнении с последовательностью нуклеотидов генапе1(А)m-1 (прототип);figure 1 - the nucleotide sequence of the gene nef (A) -hum in comparison with the nucleotide sequence of geneap1 (A) m-1 (prototype);
на фиг.2 - последовательность нуклеотидов гена nef(A)-hum в сравнении с последовательностью нуклеотидов природного гена nef(A);figure 2 - the nucleotide sequence of the gene nef (A) -hum in comparison with the nucleotide sequence of the natural gene nef (A);
на фиг.3 - последовательность аминокислот белка Nef(A)-hum в сравнении с последовательностью аминокислот белка Nef(A) (прототип).figure 3 - the amino acid sequence of the protein Nef (A) -hum in comparison with the amino acid sequence of the protein Nef (A) (prototype).
Нуклеотиды и аминокислоты, одинаковые для представленных генов, отмечены в сравниваемой последовательности точкой (.), отсутствующие в последовательностях - тильдой (~), различающиеся - приведены соответствующей буквой, терминирующие кодоны обозначены (*). Ген nef(A)-hum длиной 627 нуклеотидов отличается от прототипа Nef(A)m-1 по 104 нуклеотидам и по 175 нуклеотидам отличается от природного гена nef(A). Белок Nef(A)-syn длиной 207 аминокислот отличается от прототипа Nef(A) по 9 аминокислотам.Nucleotides and amino acids that are the same for the genes presented are marked with a dot (.) In the compared sequence, absent in the sequences with a tilde (~), differing ones are shown with the corresponding letter, termination codons are indicated (*). The 627-nucleotide nef (A) -hum gene differs from the Nef (A) m-1 prototype in 104 nucleotides and in 175 nucleotides differs from the natural nef (A) gene. Protein Nef (A) -syn with a length of 207 amino acids differs from the prototype Nef (A) in 9 amino acids.
Промышленная применимость заявляемого стимулятора синтеза белка и синтетического белка иллюстрируется следующими примерами.The industrial applicability of the claimed stimulator of protein synthesis and synthetic protein is illustrated by the following examples.
Пример 1. Получение плазмидной ДНК, обеспечивающий экспрессию синтетического белка Nef(A)-hum с использованием искусственного гена nef(A)-hum.Example 1. Obtaining plasmid DNA, providing expression of the synthetic protein Nef (A) -hum using the artificial gene nef (A) -hum.
Искусственный ген nef(A)-hum, последовательность которого представлена на фиг.1, получали при помощи химического синтеза перекрывающихся фрагментов с последующим отжигом и лигированием. Собранный ген вставляли известным способом в плазмидный вектор рВМС с получением экспрессионной плазмиды pBMC-nef(A)-hum. Полученной плазмидой pBMC-nef(A)-hum трансформировали клетки Escherichia coli для ее последующей наработки.The artificial nef (A) -hum gene, the sequence of which is shown in FIG. 1, was obtained by chemical synthesis of overlapping fragments, followed by annealing and ligation. The collected gene was inserted in a known manner into the rVMS plasmid vector to obtain the expression plasmid pBMC-nef (A) -hum. The obtained plasmid pBMC-nef (A) -hum transformed Escherichia coli cells for its subsequent production.
Пример 2. Изучение синтеза синтетического белка Nef(A)-hum в эукариотических клетках.Example 2. The study of the synthesis of synthetic protein Nef (A) -hum in eukaryotic cells.
Культуру клеток человека линии 293 трансформировали ДНК рекомбинантной плазмиды pBMC-nef(A)-hum. В качестве контроля параллельную культуру клеток 293 трансформировали равным количеством ДНК плазмиды pBMC-nef(A)m-1. Трансформированные культуры клеток инкубировали в питательной среде в течение 48 часов при температуре +37°С и содержании СО2 в воздухе, равном 5%, лизировали и анализировали белки клеточных лизатов с помощью электрофореза в ПААГ с последующим иммуноблоттингом с сывороткой пациента, инфицированного ВИЧ-1 субтипа А. Интенсивность окраски полос, соответствующих белку Nef, анализировали с помощью компьютизированной видеосистемы. Установлено, что в культуре клеток, трансформированных плазмидной ДНК pBMC-nef(A)-hum, уровень синтеза белка Nef(A)-hum не менее чем 6-8 раз выше, чем синтез белка Nef(A) в клетках, трансформированных контрольной плазмидой pBMC-nef(A)m-1.The 293 human cell culture was transformed with the DNA of the recombinant plasmid pBMC-nef (A) -hum. As a control, a parallel 293 cell culture was transformed with an equal amount of pBMC-nef (A) m-1 plasmid DNA. Transformed cell cultures were incubated in a nutrient medium for 48 hours at a temperature of + 37 ° C and a CO 2 content of 5% in air, the cell lysate proteins were lysed and analyzed by electrophoresis in SDS page followed by immunoblotting with the serum of a patient infected with HIV-1 subtype A. The color intensity of the bands corresponding to the Nef protein was analyzed using a computerized video system. It was found that in the culture of cells transformed with pBMC-nef (A) -hum plasmid DNA, the level of Nef (A) -hum protein synthesis is at least 6-8 times higher than the synthesis of Nef (A) protein in cells transformed with a control plasmid pBMC-nef (A) m-1.
Пример 3. Использование плазмидной ДНК pBMC-nef(A)-hum для иммунизации.Example 3. The use of plasmid DNA pBMC-nef (A) -hum for immunization.
Лабораторным мышам линии BALB/c вводили внутримышечно трехкратно по 10 микрограмм плазмидной ДНК pBMC-nef(A)-hum, контрольной группе мышей вводили аналогичную дозу pBMC-nef(A)m-1. Через 6 недель в сыворотках крови животных определяли титры антител к природному белку Nef известным способом. Результаты приведены в таблице.BALB / c laboratory mice were injected intramuscularly three times with 10 micrograms of pBMC-nef (A) -hum plasmid DNA, and a similar dose of pBMC-nef (A) m-1 was administered to the control group of mice. After 6 weeks, the titers of antibodies to the natural Nef protein in a known manner were determined in the blood serum of animals. The results are shown in the table.
Использование заявляемого стимулятора позволяет в 4-5 раз повысить выход синтетического белка Nef по сравнению с прототипом.The use of the inventive stimulant allows 4-5 times to increase the yield of synthetic Nef protein in comparison with the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145771/13A RU2335540C1 (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006145771/13A RU2335540C1 (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006145771A RU2006145771A (en) | 2008-06-27 |
RU2335540C1 true RU2335540C1 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39679755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006145771/13A RU2335540C1 (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2335540C1 (en) |
-
2006
- 2006-12-25 RU RU2006145771/13A patent/RU2335540C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
AZAD A.A. Novel drugs and vaccines based on the structure and function of HIV pathogenic proteins including Nef. Ann N Y Acad Sci. 2005 Nov; 1056:279-92. TOLSTRUP M, LAURSEN A.L, GERSTOFT J, PEDERSEN F.S, OSTERGAARD L, DUCH M.Cysteine 138 mutation in HIV-1 Nef from patients with delayed disease progression. Sex Health. 2006 Dec; 3(4):281-6. GILBERT P.B. NOVITSKY V, ESSEX M.Covariability of selected amino acid positions for HIV type 1 subtypes С and B. AIDS Res Hum Retroviruses. 2005 Dec; 21(12):1016-30. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006145771A (en) | 2008-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7993651B2 (en) | Chimeric human immunodeficiency virus (HIV) immunogens comprising GAG P24-P17 fused to multiple cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitopes | |
Sathaliyawala et al. | Assembly of human immunodeficiency virus (HIV) antigens on bacteriophage T4: a novel in vitro approach to construct multicomponent HIV vaccines | |
Aligholipour Farzani et al. | Immunological analysis of a CCHFV mRNA vaccine candidate in mouse models | |
Gherardi et al. | Interleukin-12 (IL-12) enhancement of the cellular immune response against human immunodeficiency virus type 1 env antigen in a DNA prime/vaccinia virus boost vaccine regimen is time and dose dependent: suppressive effects of IL-12 boost are mediated by nitric oxide | |
CN103255110B (en) | Site between the gene in the genome of the vaccinia ankara virus gene modified between conservative gene | |
RU98101904A (en) | RECOMBINANT MVA VIRUS AND ITS USE | |
ES2253675T3 (en) | FUSION PROTEIN OF HIV REGULATING PROTEINS / ACCESSORIES. | |
Kindsmüller et al. | Synthetic biology: impact on the design of innovative vaccines | |
US8685407B2 (en) | Genetic constructs and compositions comprising RRE and CTE and uses thereof | |
Wilmschen et al. | Viral vectors for the induction of broadly neutralizing antibodies against HIV | |
RU2335540C1 (en) | EXPRESSION PLASMID DNA pBMC - nef (A)-hum | |
Alharbi et al. | Deletion of fifteen open reading frames from modified vaccinia virus Ankara fails to improve immunogenicity | |
RU2355764C2 (en) | RECOMBINANT PLASMID DNA pBMC-RT(A)-hum FOR EXPRESSING PROTEIN OF REVERSE TRANSCRIPTASE OF HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS | |
RU2346044C2 (en) | pBMC-gp140(A)-hum EXPRESSION PLASMA DNA | |
RU2345138C2 (en) | EXPRESSIVE PLASMID DNA p-BMC-gag (A)-HUM FOR EXPRESSION OF PROTEIN p55 HJV-1 IN EUKARYOTE CELLS | |
CN113185586B (en) | T cell epitope polypeptide derived from SARS-CoV-2 coding protein and application thereof | |
JP2021508496A (en) | Yeast Kluyveromyces lactis-based host / vector system optimized for monovalent and multivalent subunit prophylaxis vaccine production | |
WO2016062226A1 (en) | Replicative vaccinia virus vector hiv vaccine | |
Kebabçıoğlu et al. | Next Generation Vaccines | |
Kharisma et al. | A bioinformatics approach to design a novel epitope-based vaccine against Simian Immunodeficiency Virus (Retroviridae: Lentivirus) | |
Liew Oi Leng et al. | Vaccines for contagious diseases | |
McKee et al. | Durable cytotoxic immune responses against gp120 elicited by recombinant SV40 vectors encoding HIV-1 gp120±IL-15 | |
RU2238977C1 (en) | Recombinant plasmid dna pbmc-rt(a)m-1 used for expression of human immunodeficiency virus reverse transcriptase (rt)in higher eucaryotic cells | |
RU2241752C1 (en) | Recombinant plasmid dna pbmc-gag(a)mod for expression of human immunodeficiency virus protein gag in eucaryotic cells | |
Sprindzuk et al. | Data processing algorithms for the in silico SARS-CoV-2 epitope prediction and vaccine development |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191226 |