Получение и характеристика рекомбинантного S-домена поверхностного белка VP1 норовируса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Поверхностный VP1 норовируса состоит из двух доменов: оболочечного S-домена и выступающего за пределы капсида P-домена. За формирование внутреннего каркаса капсида отвечает домен S, образованный N-концевой последовательностью белка. Цель работы — получить рекомбинантный S-домен белка VP1 норовируса и охарактеризовать его иммуногенные и антигенные свойства. Материалы и методы. Клонирование последовательности, кодирующей S-домен белка VP1 норовируса, моделирование структуры поверхностных белков с помощью ресурса Swiss-model, микробиологические методы работы с клетками E. coli, которые являются продуцентами рекомбинантных белков, полимеразная цепная реакция, электрофорез нуклеиновых кислот в агарозном геле и белков в полиакриламидном геле, аффинная хроматография, иммуноферментный анализ, электронная микроскопия. Результаты. Получена генетическая конструкция, кодирующая рекомбинантный S-домен белка VP1 норовируса генотипа GII.4, оптимизированная для высокоэффективной экспрессии в E. coli. Генетической конструкцией были трансформированы клетки E. coli штамма Rosetta 2. Подобраны и оптимизированы условия продукции и очистки рекомбинантного белка. Получен стабильный, растворимый рекомбинантный белок, воспроизводящий S-домен белка VP1 норовируса и образующий вирусоподобные частицы диаметром 30 нм. Иммунизация мышей полученным белком вызывала наработку антител к нему, в том числе наработку низкоавидных антител класса IgM. При оценке антигенных свойств было показано, что в крови волонтеров присутствуют антитела, способные специфически взаимодействовать с рекомбинантным S-доменом. Титры этих антител соответствовали титрам антител к полноразмерному белку VP1, но авидность антител была существенно ниже авидности антител к полноразмерному VP1. Вероятно, это явление связано с локализацией S-домена белка, который скрыт внутри вирусной частицы. Заключение. Проведенные исследования позволили охарактеризовать антигенные и иммуногенные свойства рекомбинантного белка, воспроизводящего структуру S-домена VP1 норовируса. Была показана способность S-домена VP1 норовируса индуцировать иммунные реакции, а также формировать вирусоподобные частицы.

Об авторах

Владислав Александрович Лапин

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: fridens.95@yandex.ru

младший научный сотрудник лаборатории иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

Д. В. Новиков

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: fridens.95@yandex.ru

к.б.н.,ведущий научный сотрудник лаборатории иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

Е. В. Мохонова

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: fridens.95@yandex.ru

научный сотрудник лаборатории иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

Д. А. Мелентьев

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: fridens.95@yandex.ru

младший научный сотрудник лаборатории иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

М. И. Цыганова

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: fridens.95@yandex.ru

к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

Э. А. Манакова

ООО «ТИАС ЛОТУС»

Email: fridens.95@yandex.ru

к.м.н., директор по медицинской работе

Россия, Нижний Новгород

В. В. Новиков

ФБУН Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: fridens.95@yandex.ru

д.б.н., профессор, зав. лабораторией иммунохимии

Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Быков Р.О., Скрябина С.В., Килячина А.С., Итани Т.М., Чалапа В.И., Старикова П.К., Колтунов С.В., Пономарева А.В., Семенов А.В. Молекулярно-генетическая характеристика и филогенетический анализ возбудителей норовирусной инфекции человека отдельных муниципалитетов в Свердловской области за 2022 год // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023. Т. 100, № 4. С. 306–313. [Bykov R.O., Scriabina S.V., Kilyachina A.S., Itani T.M., Chalapa V.I., Starikova P.K., Koltunov S.V., Ponomareva A.V., Semenov A.V. Genetic characterization and phylogenetic analysis of human norovirus infection in individual municipalities of the Sverdlovsk region in 2022. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2023, vol. 100, no. 4, pp. 306–313. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-402]
  2. Лапин В.А., Новиков Д.В., Мохонова Е.В., Мелентьев Д.А., Цыганова М.И., Зайцев Д.Е., Новиков В.В. Получение рекомбинантного белка VP1 норовируса и его антигенные и иммуногенные свойства // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2024. Т. 101, № 5. С. 661–667. [Lapin V.A., Novikov D.V., Mokhonova E.V., Melentyev D.A., Tsiganova M.I., Zaitsev D.E., Novikov V.V. Production of recombinant norovirus VP1 protein and its antigenic and immunogenic properties. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2024, vol. 101, no. 5, pp. 661–667. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-552
  3. Новиков Д.В., Мелентьев Д.А., Мохонов В.В., Кашников А.Ю., Новикова Н.А., Лапин В.А., Мохонова Е.В., Новиков В.В. Получение вирусоподобных частиц норовируса, содержащих VP1 эховируса 30 // Вопросы вирусологии. 2021. Т. 66, № 5. С. 383–389. [Novikov D.V., Melentev D.A., Mokhonov V.V., Kashnikov A.Y., Novikova N.A., Lapin V.A., Mokhonova E.V., Novikov V.V. Construction of norovirus (Caliciviridae: Norovirus) virus-like particles containing VP1 of the Echovirus 30 (Piconaviridae: Enterovirus: Enterovirus B). Voprosy virusologii = Problems of Virology, 2021, vol. 66, no. 5, pp. 383–389. (In Russ.)] doi: 10.36233/0507-4088-79
  4. Талаев В.Ю., Новиков Д.В., Заиченко И.Е., Светлова М.В., Воронина Е.В., Бабайкина О.Н., Лапин В.А., Мелентьев Д.А., Новикова Н.А., Кашников А.Ю., Новиков В.В. Химерные вирусоподобные частицы, содержащие фрагмент белка шипа коронавируса, стимулируют созревание дендритных клеток человека // Инфекция и иммунитет. 2024. Т. 14, № 2. C. 227–237. [Talayev V.Yu., Novikov D.V., Zaichenko I.Ye., Svetlova M.V., Voronina E.V., Babaykina O.N., Lapin V.A., Melentiev D.A., Novikova N.A., Kashnikov A.Yu., Novikov V.V. Coronavirus spike protein fragment-containing chimeric viruslike particles stimulate human dendritic cell maturation. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2024, vol. 14, no. 2, pp. 227–237. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-CSP-17612
  5. Beek J. van, de Graaf M., Al-Hello H., Allen D.J., Ambert-Balay K., Botteldoorn N., Brytting M., Buesa J., Cabrerizo M., Chan M., Cloak F., Di Bartolo I., Guix S., Hewitt J., Iritani N., Jin M., Johne R., Lederer I., Mans J., Martella V., Maunula L., McAllister G., Niendorf S., Niesters H.G., Podkolzin A.T., Poljsak-Prijatelj M., Rasmussen L.D., Reuter G., Tuite G., Kroneman A., Vennema H., Koopmans M.P.G. Molecular surveillance of norovirus, 2005-16: an epidemiological analysis of data collected from the NoroNet network. Lancet Infect. Dis., 2018, vol. 18, no. 5, pp. 545–553. doi: 10.1016/S1473-3099(18)30059-8
  6. Bertolotti-Ciarlet A., White L.J., Chen R., Prasad B.V.V., Estes M.K. Structural requirements for the assembly of Norwalk virus-like particles. J. Virol., 2002, vol. 76, no. 8, pp. 4044–4055. doi: 10.1128/jvi.76.8.4044-4055.2002
  7. Black R.E., Perin J., Yeung D., Tomaskovic L., Stein C., Lanata C., Scherpbier R., Sazawal S., Child Health Epidemiology Reference Group (CHERG). Estimated global and regional causes of deaths from diarrhea in children younger than 5 years during 2000-21: a systematic review and Bayesian multinomial analysis. Lancet Glob. Health, 2024, vol. 12, no. 6, pp. 919–928. doi: 10.1016/S2214-109X(24)00078-02
  8. Fang H., Tan M., Xia M., Huang P., Wei C., Jiang X. Norovirus P particle efficiently elicits innate, humoral and cellular immunity. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 4: e63269. doi: 10.1371/journal.pone.0063269
  9. Ford-Siltz L.A., Tohma K., Parra G.I. Understanding the relationship between norovirus diversity and immunity. Gut Microbes, 2021, vol. 13, no. 1, pp. 1–13. doi: 10.1080/19490976.2021.1900994
  10. Gulati U., Kumari K., Wu W., Keitel W.A., Air G.M. Amount and avidity of serum antibodies against native glycoproteins and denatured virus after repeated influenza whole-virus vaccination. Vaccine, 2005, vol. 23, no. 11, pp. 1414–1425. doi: 10.1016/j.vaccine.2004.08.053
  11. Hasso-Agopsowicz M., Hwang A., Hollm-Delgado M.-G., McArthur R.J., Vandelaer J., Afolabi B., Bixby H., Burton A., Dal Poz M.R., Delannoy M., Doligalski A., Diop O.M., Donohue P., Fay J., Gessner B.D., Gitter S., Gyawali K., Harcourt J., Hecht L., Heron L., Hines J.Z., Ionin B., Kieny M.P., Kiure K.T., Klindworth S., Larson M., Leffler K.M., Lewis-Ximeniz L.L., Marano N., Marques A.D.A., Martin C., Massey P., Mihai C., Misra M., Mukherjee S., Murphy L., Murray E.A., Mutua H., Musanhu E., Mwangi W.M., Nagel M.A., Navarro J., Newman R.D., Nyakarahuka L., Okonkwo U.C., Pearson P., Pépin J., Plachouras D., Popovic T., Pyle D., Raul K., Reeder B., Robertson S., Röbbelen R.E., Rose B.S., Rubinstein F., Schiffman J., Schreck C., Seekatz B., Shukarev G., Simon V., Songane C., Soni S.S., Spears E., Springer A., Stacke J., Stegmuller B., Stephens M., Tai Z., Tanner A., Tapia E., Tejada-Strop A., Teufel L., Thiebaud A., Trimboli G., Tylor E., Usher L., Valderrama Vázquez B., van Rensburg J.C., Watkins S., Windau J., Wolter F., Woyessa A., Yip H., Zilber S., Zimmerman R. Identifying WHO global priority endemic pathogens for vaccine research and development (R&D) using multi-criteria decision analysis (MCDA): an objective of the Immunization Agenda 2030. EBioMedicine, 2024, vol. 110: 105424. doi: 10.1016/j.ebiom.2024.105424
  12. Jeon K., Lee S.K., Jeong S., Lim H.N., Oh H., Shin B.M. Trends in the detection of viruses causing gastroenteritis over a 10-year period and impact of nonharmaceutical interventions. J. Clin. Virol., 2024, vol. 172: 105676. doi: 10.1016/j.jcv.2024.105676
  13. Kanno A., Kazuyama Y. Immunoglobulin G antibody avidity assay for serodiagnosis of hepatitis C virus infection. J. Med. Virol., 2002, vol. 68, no. 2, pp. 229–233. doi: 10.1002/jmv.10186
  14. Li X., Zhou R., Tian X., Li H., Zhou Z. Characterization of a cross-reactive monoclonal antibody against Norovirus genogroups I, II, III and V. Virus Res., 2010, vol. 151, no. 2, pp. 142–147. doi: 10.1016/j.virusres.2010.04.005
  15. Ludwig-Begall L.F., Mauroy A., Thiry E. Noroviruses — the state of the art, nearly fifty years after their initial discovery. Viruses, 2021, vol. 13, no. 8: 1541. doi: 10.3390/v13081541
  16. Parra G.I., Azure J., Fischer R., Bok K., Sandoval-Jaime C., Sosnovtsev S.V., Green K.Y. Identification of a broadly cross-reactive epitope in the inner shell of the norovirus capsid. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 6: e67592. doi: 10.1371/journal.pone.0067592
  17. Prasad B.V.V., Hardy M.E., Dokland T., Bella J., Rossmann M.G., Estes M.K. X-ray crystallographic structure of the Norwalk virus capsid. Science, 1999, vol. 286, no. 5438, pp. 287–290. doi: 10.1126/science.286.5438.287
  18. Smith H.Q., Smith T.J. The dynamic capsid structures of the noroviruses. Viruses, 2019, vol. 11, no. 3: 235. doi: 10.3390/v11030235
  19. Xia M., Huang P., Sun C., Wang L., Zhou Q., Jiang X. Bioengineered norovirus S(60) nanoparticles as a multifunctional vaccine platform. ACS Nano, 2018, vol. 12, no. 11, pp. 10665–10682. doi: 10.1021/acsnano.8b02776
  20. Yoda T., Suzuki Y., Terano Y., Yamazaki K., Sakon N., Kuzuguchi T., Oda H., Tsukamoto T. Precise characterization of norovirus (Norwalk-like virus)-specific monoclonal antibodies with broad reactivity. J. Clin. Microbiol., 2003, vol. 41, no. 6, pp. 2367–2371. doi: 10.1128/JCM.41.6.2367-2371.2003
  21. Zharova A.-M.D., Talayev V.Y., Perenkov A.D., Zarembo I.I., Molodkina O.M., Makhova S.V., Vorontsova E.V., Novikov V.V. In silico analysis of the antigenic properties of norovirus GII.4 Sydney [P16] VP1 protein. Opera Med. Physiol., 2023, vol. 10, no. 3, pp. 140–151. doi: 10.24412/2500-2295-2023-3-140-151

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Лапин В.А., Новиков Д.В., Мохонова Е.В., Мелентьев Д.А., Цыганова М.И., Манакова Э.А., Новиков В.В., 2025

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).