Иммунохимическая активность ompF и ompC поринов Yersinia pseudotuberculosis, оцененная методом лазерной ловушки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Исследование особенностей взаимодействия в системе «антиген–антитело» имеет большое значение для разработки новых современных средств диагностики и терапии инфекционных заболеваний. В этой связи большой интерес представляет изучение природы связи, формируемой между бактериальными антигенами и антителами, с использованием современных биофизических методов. Одним из таких современных подходов является метод оптической ловушки, основанный на использовании лазерного пинцета. Значимость поверхностных антигенов в иммунохимической активности бактерий Yersinia pseudotuberculosis с использованием данного метода ранее не оценивалась. Целью настоящей работы явилось изучение возможности использования метода оптической ловушки для оценки взаимодействия трансмембранных белков, неспецифических поринов Y. pseudotuberculosis OmpF- и OmpC-типа, со специфическими антителами. Материалы и методы. Очищенные препараты поринов OmpF и OmpC наносили на полистирольные микросферы (d = 1 мкм) посредством пассивной адгезии; факт сенсибилизации микросфер верифицировали методом твердофазного иммуноферментного анализа комплементарных антисывороток, истощенных теми или иными микросферами. Антитела в составе мышиных сывороток сорбировали на поверхности стекла посредством химической сшивки. Определение силы связывания в системе «порины–антитела» производили с помощью лазерной ловушки согласно разработанному ранее алгоритму. Результаты. С помощью модельной системы, включающей полистирольные микросферы, сенсибилизированные поринами OmpF и OmpC, и подложку из аминированного стекла, покрытую иммунной или неиммунной сывороткой, были выявлены существенные различия в силе связывания поринов OmpF и OmpC с гомологичными антисыворотками по сравнению с неиммунной, контрольной сывороткой. Средняя сила связи при использовании иммунных сывороток составила 60 пН для микросфер «OmpF» (контроль — 40 пН) и 69 пН для микросфер «OmpC» (контроль — 49 пН). Доля необратимых связываний микросфер обоих типов с соответствующими комплементарными антисыворотками оказалась существенно выше по сравнению с использованием интактной сыворотки. Результаты оценки средней силы взаимодействия, а также преобладание доли необратимых связываний микросфер, нагруженных исследуемыми антигенами, с подложками, обработанными иммунными сыворотками, свидетельствует о том, что в сконструированной нами модельной системе специфические взаимодействия вносят значительный вклад в силу межмолекулярного связывания. Предложенный методический подход может быть применен для оценки сил межмолекулярного взаимодействия в аналогичных модельных системах с использованием иных микробных антигенов.

Об авторах

Илья Владимирович Конышев

ФГБУН Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН; ФБОУ ВО Вятский государственный университет

Email: konyshevil@yandex.ru

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории физиологии микроорганизмов; доцент кафедры биотехнологии Институт биологии и биотехнологии 

Россия, Сыктывкар; 610000, Киров, ул. Московская, 36, каб. 513а

Ольга Данииловна Новикова

ФГБУН Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения РАН

Email: viktoria@piboc.dvo.ru

д.х.н., главный научный сотрудник лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета

Россия, Владивосток

Ольга Юрьевна Портнягина

ФГБУН Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения РАН

Email: o_vl@piboc.dvo.ru

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета

Россия, Владивосток

Андрей Анатольевич Бывалов

ФГБУН Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН; ФБОУ ВО Вятский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: byvalov@nextmail.ru

д.м.н., профессор, старший научный сотрудник Центра превосходства «Фармацевтическая биотехнология»; зав. лабораторией физиологии микроорганизмов Института физиологии

Россия, Сыктывкар; 610000, Киров, ул. Московская, 36, каб. 513а

Список литературы

  1. Бывалов А.А., Конышев И.В., Новикова О.Д., Портнягина О.Ю., Белозеров В.С., Хоменко В.А., Давыдова В.Н. Адгезивность поринов OmpF и OmpC Yersinia pseudotuberculosis к макрофагам J774 // Биофизика. 2018. Т. 63, № 5. С. 913–922. [Byvalov A.A., Konyshev I.V., Novikova O.D., Portnyagina O.Yu., Belozerov V.S., Khomenko V.A., Davydova V.N. Adhesiveness of OmpF and OmpC porins from Yersinia pseudotuberculosis to macrophages J774. Biofizika = Byophysics, 2018, vol. 63, no. 5, pp. 913–922. (In Russ.)]
  2. Новикова О.Д., Федореева Л.И., Хоменко В.А., Портнягина О.Ю., Ермак И.М., Лихацкая Г.Н., Мороз С.В., Соловьева Т.Ф., Оводов Ю.С. Влияние способа экстракции порообразующего белка из Yersinia pseudotuberculosis на его макромолекулярную организацию // Биоорганическая химия. 1993. Т. 19, № 5. C. 536–547. [Novikova O.D., Fedoreeva L.I., Khomenko V.A., Portnyagina O.Y., Ermak I.M., Likhatskaya G.N., Moroz S.V., Solovieva T.F., Ovodov Yu S. Effect of the method of extraction of pore-forming protein from Yersinia pseudotuberculosis on its macromolecular organization. Bioorganicheskaya khimiya = Bioorganic Chemistry, 1993, vol. 19, no. 5, pp. 536–547. (In Russ.)]
  3. Achouak W., Heulin T., Pages J.M. Multiple facets of bacterial porins. FEMS Microbiol. Lett., 2001, vol. 199, pp. 1–7. doi: 10.1111/j.1574-6968.2001.tb10642.x
  4. Csonka L.N. Physiological and genetic responses of bacteria to osmotic stress. Microbiol. Rev., 1989, vol. 53, pp. 121–147. doi: 10.1128/mr.53.1.121-147.1989
  5. Duperthuy M., Binesse J., Le Roux F., Romestand B., Caro A., Got P., Givaudan A., Mazel D., Bachère E., Destoumieux-Garzón D. The major outer membrane protein OmpU of Vibrio splendidus contributes to host antimicrobial peptide resistance and is required for virulence in the oyster Crassostrea gigas. Environ. Microbiol., 2010, vol. 12, pp. 951–963. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.02138.x
  6. Galdiero S., Falanga A., Cantisani M., Tarallo R., Della Pepa M.E., D’Oriano V., Galdiero M. Microbe-host interactions: structure and role of Gram-negative bacterial porins. Curr. Protein Pept. Sci., 2012, vol. 13, pp. 843–854. doi: 10.2174/138920312804871120
  7. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 1970, vol. 227, pp. 680–685. doi: 10.1038/227680a0
  8. Leon-Velarde C.G., Happonen L., Pajunen M., Leskinen K., Kropinski A.M., Mattinen L., Rajtor M., Zur J., Smith D., Chen S., Nawaz A., Johnson R.P., Odumeru J.A., Griffiths M.W., Skurnik M. Yersinia enterocolitica-specific infection by Bacteriophages TG1 and ϕR1-RT is dependent on temperature-regulated expression of the phage host receptor OmpF. Appl. Environ. Microbiol., 2016, vol. 82, pp. 5340–5453. doi: 10.1128/AEM.01594-16
  9. Liu X., Ferenci T. An analysis of multifactorial influences on the transcriptional control of OmpF and OmpC porin expression under nutrient limitation. Microbiology, 2001, vol. 147, pp. 2981–2989. doi: 10.1099/00221287-147-11-2981
  10. Nikaido H. Escherichia coli and Salmonella cellular and molecular biology. Outer membrane. Ed. F.C. Neidhardt. ASM Press D.C., 1996, pp. 29–47.
  11. Pompilio A., Scribano D., Sarshar M., Di Bonaventura G., Palamara A.T., Ambrosi C. Gram-negative bacteria holding together in a biofilm: the Acinetobacter baumannii way. Microorganisms, 2021, vol. 9: 1353. doi: 10.3390/microorganisms9071353
  12. Thanassi D.G., Cheng L.W., Nikaido H. Active efflux of bile salts by Escherichia coli. J. Bacteriol., 1997, vol. 179, pp. 2512–2518. doi: 10.1128/jb.179.8.2512-2518.1997
  13. Van Putten J.P., Duensing T.D., Carlson J. Gonococcal invasion of epithelial cells driven by P.IA, a bacterial ion channel with GTP binding properties. J. Exp. Med., 1998, vol. 188, pp. 941–952. doi: 10.1084/jem.188.5.941

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок. Гистограммы распределения сил разрыва в системе «микросфера–подложка»

Скачать (145KB)

© Конышев И.В., Новикова О.Д., Портнягина О.Ю., Бывалов А.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).