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Plasmodium vivaxにおける早期転写膜タンパク質ファミリーに対する抗体応答の評価
Evaluation of antibody responses to the early transcribed membrane protein family in Plasmodium vivax.
PMID: 31856917 PMCID: PMC6921578. DOI: 10.1186/s13071-019-3846-4.
抄録
背景:
マラリア寄生虫は、赤血球の内部空間から寄生虫を隔てる細胞内膜を形成し、寄生虫からの膜タンパク質は膜を介して宿主に輸出される。先行研究では、血液期の寄生虫で高発現する細胞内膜タンパク質であるPlasmodium vivax early transcribed membrane protein (PvETRAMP) 11.2が、P. vivaxマラリア患者において免疫原性の高いタンパク質であることを特徴とした。しかし、他のPvETRAMPファミリーのタンパク質については、これまで調査されていませんでした。本研究では、PvETRAMPを発現させ、それらの免疫学的プロファイルを決定するために評価した。
BACKGROUND: Malaria parasites form intracellular membranes that separate the parasite from the internal space of erythrocytes, and membrane proteins from the parasites are exported to the host via the membrane. In our previous study, Plasmodium vivax early transcribed membrane protein (PvETRAMP) 11.2, an intracellular membrane protein that is highly expressed in blood-stage parasites, was characterized as a highly immunogenic protein in P. vivax malaria patients. However, the other PvETRAMP family proteins have not yet been investigated. In this study, PvETRAMPs were expressed and evaluated to determine their immunological profiles.
方法:
バイオインフォマティクス解析ソフトウェアを用いて、タンパク質の構造とアミノ酸配列を解析した。小麦胚芽細胞遊離タンパク質発現系を用いて、合計６種類のPvETRAMPファミリータンパク質の発現および精製に成功し、精製されたタンパク質をタンパク質マイクロアレイおよびマウスの免疫化に使用した。タンパク質の局在は、PvETRAMP4に対する血清を用いて決定した。免疫化したマウスからIgGサブクラスを評価した。
METHODS: The protein structure and amino acid alignment were carried out using bioinformatics analysis software. A total of six PvETRAMP family proteins were successfully expressed and purified using a wheat germ cell free protein expression system and the purified proteins were used for protein microarray and immunization of mice. The localization of the protein was determined with serum against PvETRAMP4. IgG subclasses were assessed from the immunized mice.
結果:
インシリコ解析の結果、P. vivax は ETRAMP ファミリーをコードする 9 個の遺伝子を保有していることが明らかになった。ETRAMPファミリーのタンパク質は、構造的特徴が保存された比較的小さな分子である。合計6個の組換えETRAMPタンパク質を発現させ、精製することに成功した。P. vivaxマラリア患者と健常者の血清陽性率をタンパク質マイクロアレイ法を用いて評価した。その結果、PvETRAMPの中でETRAMP4が最も高い陽性率62％を示し、陽性対照となったPvETRAMP11.2に匹敵する陽性率を示し、P. vivax寄生体では典型的な輸出パターンが観察された。PvETRAMP4で免疫したマウスにおけるIgGサブクラスの評価は、IgG1およびIgG2bの高レベルを示した。PvETRAMPファミリータンパク質が同定され、血清学的マーカーとして特徴付けられた。
RESULTS: In silico analysis showed that P. vivax exhibits nine genes encoding the ETRAMP family. The ETRAMP family proteins are relatively small molecules with conserved structural features. A total of 6 recombinant ETRAMP proteins were successfully expressed and purified. The serum positivity of P. vivax malaria patients and healthy individuals was evaluated using a protein microarray method. Among the PvETRAMPs, ETRAMP4 showed the highest positivity rate of 62%, comparable to that of PvETRAMP11.2, which served as the positive control, and a typical export pattern of PvETRAMP4 was observed in the P. vivax parasite. The assessment of IgG subclasses in mice immunized with PvETRAMP4 showed high levels of IgG1 and IgG2b. PvETRAMP family proteins were identified and characterized as serological markers.
結論:
免疫化されたマウスで観察された特異的ＩｇＧサブクラスと同様に、ＰｖＥＴＲＡＭＰ４に対する比較的高い抗体応答は、ＥＴＲＡＭＰファミリーが病原体において免疫原性を有し、タンパク質マーカーとして、およびワクチン開発のために使用され得ることを示唆している。
CONCLUSIONS: The relatively high antibody responses to PvETRAMP4 as well as the specific IgG subclasses observed in immunized mice suggest that the ETRAMP family is immunogenic in pathogens and can be used as a protein marker and for vaccine development.