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编号:10858652
日本脑炎病毒糖蛋白模拟短肽的筛选和基因定位
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2001年第14期
     关键词: 脑炎病毒,日本;抗体,单克隆;噬菌体;肽库;表位

    摘 要:目的 寻找JEV mAb2F2识别的抗原表位,为JEV小分子多肽疫苗合理设计提供依据. 方法 链亲和素包被塑料平皿,加入生物素标记2F2与噬菌体随机15肽库,再洗脱,扩大培养进行三轮淘筛,经夹心ELISA、竞争ELISA鉴定后,挑取10个阳性克隆,DNA测序,与JEV E蛋白同源分析. 结果 筛选到的噬菌体能特异地与2F2结合,并且这种结合可被天然抗原所抑制.10个克隆的氨基酸序列相同:-HTPQWSP-SQYRPSLR-,同源分析在JEV E蛋白224~229aa得到一个同源性较高的序列:PXXSPS. 结论 PXXSPS可能为JEV E蛋白的一个模拟表位.

    Mapping and identifing of mimetic oligo┐peptide of JEV glycoprotein from phage random peptide li-brary

    REN Jun-Ping,MA Wen-Yu,YANG Qiao-Xin,XIAO Yi,Ding Tian-Bing,LI Zhi-Dong

    Department of Microbiology,Faculty of Preclinical Medicine,Fourth Military Medical University,Xi'an710033,China

    Keywords:encephalitis virus,Japanese;antibodies,mono-clonal;bacterio phages;peptide library;epitopes

    Abstract:AIM To screen the epitope of Japanese encephali-tis virus(JEV)mAb2F2in order to assist in the design of the peptide vaccine against JEV.METHODS The plasmid dish with SV was coated,the biotinylated2F2and15-mer peptide library were added,and the binding phage was eluted and then amplified.After three rounds biopanning,the posi-tive clones were identificated by sandwich ELISA,competi-tion ELISA and DNA sequencing.Amino acid sequences of10positive clones were compared with the JEV E protein.RESULTS Short peptide displayed on phage specifically was

    bound to2F2and the binding was inhibited by natural JEV Ag.Amino acid sequences of10positive clones were consen-sus:-HTPQWSPSQYRPSLR-.By homology analysis,one higher homologous sequences were found in JEV E protein224~229aa:PXXSPS.CONCLUSION PXXSPS might be a minotope of JEV E protein.

     0 引言

    日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)引起的流行性乙型脑炎(乙脑),是一种严重的急性中枢神经系统传染病,主要在东南亚等地区流行.采用疫苗进行预防接种是控制该病流行的有效措施.目前国内外使用的乙脑疫苗尚不理想,如出现不良反应和有毒力逆转的可能性,乙脑新型疫苗研制势在必行.但对JEV抗原表位认识的不足影响了乙脑新型疫苗的研制.噬菌体表面呈现技术(phage display)和随机肽库技术(random peptide library,RPL)提供了深入研究病毒抗原表位的可能[1] .JEV囊膜糖蛋白E是病毒表面主要的结构蛋白与诱导保护性免疫的主要成分[2] .本实验用高中和活性抗JEV E蛋白的鼠mAb2F2淘筛噬菌体随机15肽库,以期找出这株mAb识别的抗原表位,为JEV小分子多肽疫苗合理设计提供依据.

     1 材料和方法

    1.1 材料

    1.1.1 X15(15肽库) 由Australia的Yip YL教授惠赠,随机多样性1.3×109 ,测序引物5'-CTGAA-GAGAGTCAAAAGC-3',宿主菌K91kana.

    1.1.2 链霉亲和素(SV)和生物素酯(NHS-biotin) 购自Sigma公司.

    1.1.3 HRP-anti M13mAb 为Pharmacia产品.

    1.1.4 噬菌体单链DNA提取试剂盒 为上海华舜公司产品.

    1.1.5 抗原 纯化的JEV鼠脑抗原(JEV Ag)及正常鼠脑抗原为本室制备[3] .

    1.2 方法

    1.2.1 mAb的纯化和标记 抗JEV E蛋白的鼠mAb2F2为本室制备[4] ,具有种特异性及高中和活性,IgG2a类.常规方法制备单抗腹水,辛酸-硫酸铵法提取IgG,经DEAE-Sepharose FF离子交换柱纯化后标记生物素.

    1.2.2 淘筛噬菌体随机肽库 SV包被35mm塑料平皿,BSA封闭后,TBST振洗6次,同时生物素标记mAb与肽库4℃反应过夜,加入平皿.室温轻摇10min,TBST振洗10次,加入甘氨酸-盐酸(pH2.2)洗脱液,室温轻摇10min,收集洗脱液,加1mol Tris-HCl(pH9.1)中和,测定洗脱物噬菌体滴度,计算投入产出比,扩增噬菌体并测滴度,取一半用于下一轮淘筛[5] .按上述方法淘筛三轮,各轮mAb用量分别为15μg,1.5μg,0.2μg.

    1.2.3 夹心ELISA检测噬菌体 2F2(100mg L-1 )包被酶标板,BSA封闭后,加入第三轮淘筛扩增的噬菌体及阴性对照15肽库,1010 TU/孔,室温振摇1h,加HRP-anti M13mAb,室温振摇1h,OPD显色,测A490nm 值.包被时设无关mAb,分别为2H4,CHA9,A4,及无关蛋白BSA和SV,包被浓度均为100mg L-1 .

    1.2.4 竞争ELISA检测噬菌体 2F2(100mg L-1 )包被酶标板,BSA封闭,不同浓度JEV Ag与第三轮淘筛扩增的噬菌体(1010 TU)混合物加入包被孔内,室温振摇1h,加HRP-anti M13mAb,室温振摇1h,OPD显色,测A

    490nm 值.另外,阴性对照为不同浓度正常鼠脑抗原与第三轮淘筛扩增噬菌体(1010 TU)混合物,阳性对照为第三轮淘筛扩增的噬菌体(1010 TU).

    1.2.5 挑选噬菌体阳性克隆及DNA序列测定 第三轮淘筛的洗脱物感染宿主菌,铺平板,随机挑取20个克隆,扩大培养并测滴度,用上述夹心ELISA方法检测20个克隆与2F2的结合特性.挑选10个阳性克隆,扩增收集上清提取单链DNA(按试剂盒说明操作),自动测序.

    1.2.6 同源分析 利用计算机软件DNA Club,将测序结果与JEV E蛋白进行同源分析.

     2 结果

    2.1 淘筛肽库 对三轮淘筛的投入产出比进行了比较(Tab1),后两轮的投入产出比均高于前一轮,而第三轮高于第一轮约100倍,说明了富集效果良好.

    2.2 夹心ELISA结果 第三轮筛选到的噬菌体与包被2F2反应的A490nm 值高于其与无关mAb及无关蛋白反应的A490nm 值2倍以上,而且远大于阴性对照15肽库与2F2反应的A490nm 值,另外无关mAb与筛选 到的噬菌体及15肽库反应的A490nm 均小于0.1,说明第三轮筛选到的噬菌体能够特异地与2F2结合(Fig1).

    表1 每一轮淘筛投入产出比 略

    图1 略

    2.3 竞争ELISA结果 根据A490nm 值,计算竞争抑制百分率,绘制竞争曲线(Fig2).竞争抑制百分率=(阳性孔A值-被抑制孔A值)/阳性孔A值×100%.从Fig2可以看出,正常鼠脑抗原对筛选到的噬菌体与2F2的结合几乎无竞争抑制作用,而JEV Ag对二者的结合有竞争抑制作用,竞争抑制率高达86%.

    图2 略

    2.4 噬菌体阳性克隆测序结果与分析 10个阳性噬菌体克隆展示外源肽的序列完全一致:-HTPQWSP-SQYRPSLR-.将此氨基酸序列与JEV E蛋白序列进行同源性分析,在E蛋白224-229aa有一个同源性较高的序列PXXSPS(Fig3).

    图3 略

     3 讨论

    RPL技术自1985年建立以来,在研究分子间相互识别,如抗原-抗体、配体-受体、酶-底物等诸多领域已显示出独特的优势.蛋白质抗原表位(epitope)分析是研究抗原分子的结构和功能、抗原-抗体反应的识别机制的基础.在医学研究中,可为亚单位疫苗或多肽疫苗研制、药物筛选以及特异血清学诊断方法的建立提供重要的线索和依据.用mAb淘筛噬菌体随机肽库,已成功地分析了多种蛋白质的抗原表位[6] .本实验室的杨乔欣等[7] 用单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-Ⅰ)mAb从噬菌体随机12肽库中筛选到的模拟短肽,经鉴定表现出良好的抗原性,可能为HSV-Ⅰ糖蛋白gC的一个模拟表位.白雪帆等[8,9] 应用RPL技术研究汉坦病毒核蛋白抗原表位,确定了与mAb反应的最小抗原多肽.本研究中夹心ELISA和竞争ELISA结果说明了经过三轮亲和淘筛得到的噬菌体能够特异地与mAb2F2单抗结合,并且这种结合可被天然抗原所抑制,竞争抑制率高达86%.由此推测筛选到的噬菌体递呈了能与mAb2F2决定簇互补区(CDR)相结合的短肽,短肽上可能具有mAb2F2识别的表位.

    早期利用RPL技术所进行的表位研究,主要是分析蛋白质的线性表位.但是新近的研究表明,噬菌体表达的线性多肽也可以模拟大分子抗原空间依赖性表位,引起特异性的强免疫反应,尽管二者的氨基酸顺序可能完全不同,这就是所谓的模拟表位[10] .我们淘筛到的噬菌体短肽具有和mAb2F2特异结合的功能,但并不和JEV E蛋白完全同源,并且以往的研究表明2F2很可能是一个抗空间表位的抗体,因此同源分析得到的序列PXXSPS可能是JEV E蛋白的一个模拟表位.

    JEV囊膜糖蛋白E具有多种生物学特性,与病毒的致病性和组织亲嗜性密切相关.E蛋白含有B细胞和T辅助细胞的表位.Mason等[2] 的研究表明,JEV中和表位大多集中在E蛋白空间结构复杂的区域,即短至95个氨基酸(303~396aa)的肽段.Strias-tava等11] 的研究说明在E蛋白末端的1/3区域存在着线性的表位.而Seif等[12] 的研究进一步定位出在E蛋白373~399aa这一只有27个氨基酸的区域存在着线性中和表位.上述研究结果虽然初步定位了E蛋白的一些抗原表位,但由于研究技术的限制,均未能准确地测定出表位的大小和组成.

    对本实验结果进行深入研究可以从分子水平上加深对JEV E蛋白中和表位的认识,从而为JEV小 分子多肽疫苗的合理设计提供策略.另外,本实验中ELISA结果显示了筛选到的噬菌体短肽具有较好的抗原特异性,为设计以小分子多肽替代JEV Ag作为诊断试剂提供了有益的线索.

     参考文献:

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    编辑 甄志强

    第四军医大学基础部微生物学教研室,陕西西安710033

    基金项目: 全军医药卫生科研基金资助项目(98M102)

    作者简介: 任君萍(1972-),女(汉族),陕西省扶风县人.硕士(导师马文煜).Tel.(029)3374526, 百拇医药(任君萍 马文煜 杨乔欣 肖毅 丁天兵 黎志东)