Summary

Peptide Scanning-bijgestaan ​​Identificatie van een monoklonaal antilichaam-erkende Lineair B-celepitoop

Published: March 24, 2017
doi:

Summary

Here, the authors present a simple and efficient protocol to define a linear antigenic epitope using a purified monoclonal antibody and peptide scanning through dot-blot hybridization. The identified epitope can then be used in therapeutic and diagnostic applications.

Abstract

De identificatie van een antigeen epitoop door het immuunsysteem zorgt voor het begrijpen van het beschermingsmechanisme van neutraliserende antilichamen die de ontwikkeling van vaccins en geneesmiddelen peptide kan vergemakkelijken. Peptide scannen is een eenvoudige en efficiënte methode die rechtlijnig brengt de lineaire epitoop herkend door een monoklonaal antilichaam (mAb). Hier de auteurs presenteren een epitoop bepaling methodiek waarbij serieel afgeknotte recombinante eiwitten, synthetisch peptide ontwerp en dot-blot hybridisatie voor de antigene herkenning van nerveuze necrose virus manteleiwit met behulp van een neutraliserende mAb. Deze techniek is gebaseerd op de dot-blot hybridisatie van synthetische peptiden en mAbs op een polyvinylideenfluoride (PVDF) membraan. De minimale antigeen gebied van een viraal manteleiwit herkend door de RG-M56 mAb kan teruggebracht worden stap voor stap bijgesneden peptide mapping op een 6-meer peptide epitoop. Bovendien, alanine scanning mutagenese en residuen substitutie kan worden uitgevoerd om de binding betekenis van elke aminozuurrest die het epitoop karakteriseren. De resten aan weerszijden van de epitoop website bleken cruciale rol in peptide conformatie regelgeving spelen. Het geïdentificeerde epitoop peptide kan worden gebruikt om kristallen van epitoop peptide-antilichaam complexen een röntgendiffractie onderzoek en functionele concurrentie, of therapeutische vormen.

Introduction

In het immuunsysteem, de recombinatie van V-, D- en J-segmenten zorgt voor antilichamen tegen enorme variaties van complementariteitsbepalende gebieden (CDR's) te creëren voor binding aan verschillende antigenen aan de host pathogene infectie te beschermen. De verdediging neutraliserende antilichamen tegen antigenen afhankelijk van de ruimtelijke complementariteit van de CDR's van de antilichamen en de epitopen van de antigenen. Daarom zal een begrip van deze moleculaire interactie profylactisch vaccin ontwerp en therapeutische ontwikkeling peptide helpen. Dit kan echter neutralisatie interactie beïnvloed door zowel meerdere antigene domeinen van één antigeen en door meerdere CDR's van antilichamen, die bijgevolg het epitoop behandelingsprocedure complexer. Gelukkig is de ontwikkeling van hybridoma technologie, die afzonderlijke antilichaamproducerende cellen ondersteunen gen met myelomacellen, zorgt voor een constant delende partij cellen secrete een specifiek antilichaam, bekend als een monoklonaal antilichaam (mAb) 1. Hybridoma cellen die zuivere hoge affiniteit mAbs binden aan een enkele antigene domein van een specifiek antigeen. De verhouding van het antigeen-antilichaam gevestigde verschillende manieren, waaronder peptide scannen, kan worden gebruikt om het epitoop van een antigeen via de bijbehorende mAb te bepalen. Recente ontwikkelingen in de synthetische peptide technologie hebben het peptide scantechniek toegankelijker en handiger te voeren gemaakt. Kort samengevat, een set van overlappende synthetische peptiden worden geproduceerd volgens een doelantigeen sequentie en worden gekoppeld aan een vaste drager membraan mAb hybridisatie. Peptide scanning biedt niet alleen een eenvoudige manier aan het antilichaam bindingsgebied kaart, maar vergemakkelijkt ook aminozuur (aa) mutagenese met scannen of residu substitutie de bindingsinteractie tussen elke aa residu van het epitoop peptide en de CDR's van het antilichaam te beoordelen.

<p class = "jove_content"> Hier de huidige studie beschrijft een protocol voor de efficiënte identificatie van het lineaire epitoop van de gele grouper nerveuze necrose (YGNNV) manteleiwit met een neutraliserende mAb 2, 3, 4. Het protocol omvat mAb preparaat, constructie en expressie van serieel afgeknotte recombinante eiwitten, synthetische peptiden overlappend ontwerp, dot-blot hybridisatie, alanine scanning en substitutie mutagenese. Gezien de hoge kosten van peptidesynthese, de stap van het serieel afkappen de recombinante eiwitten van een gewenst doeleiwit werd gewijzigd en het antigene gebied werd teruggebracht tot ongeveer 100 tot 200 aa resten voor het synthetische peptide matrix dot-blotanalyse werd uitgevoerd.

Protocol

1. Bereiding van monoklonaal antilichaam De cultuur van de RG-M56 muis monoklonale hybridoomcellen 2 in serum-vrij medium in 175T kolven bij 37 ° C met 5% CO 2 te vullen. Verzamel de bovenstaande vloeistof wanneer de kleur van het medium wordt geel na vijf dagen incuberen. OPMERKING: Hybridoma cellen werden gekweekt in serumvrij medium antilichaam verontreiniging uit foetaal runderserum voorkomen. Centrifugeer de supernatant bij 4500 xg gedurende 30 min bij…

Representative Results

Het doel van dit experiment was om een ​​epitoop te identificeren door middel van dot blotting met behulp van mAb. Snel en doeltreffend beperken het antigeen gebied herkend door mAb, met de volledige lengte en afgeknot serieel YGNNV recombinante manteleiwitten met 6xHis fusion label de C-terminus werden tot expressie gebracht vanaf een E. coli expressiesysteem PET 10 (Figuur 1A). De resulterende recombinante eiwitten werden gespot op …

Discussion

Dit protocol biedt een snelle en eenvoudige techniek om een ​​lineaire mAb herkende epitoop te identificeren. Gezien de kosten van peptidesynthese en de productie-efficiëntie van het synthetiseren van peptiden de antigene gebied van het virus manteleiwit werd verminderd tot expressie serieel afgeknotte recombinante eiwitten voor peptide-scanning analyse. Als zodanig werd het betrouwbaar en doelmatig pET E. coli expressiesysteem gebruikt om deze serieel afgeknotte recombinante eiwitten, recombinante eiwitte…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Miss Ching-Chun Lin and Miss Diana Lin of the Core Facility of the Institute of Cellular and Organismic Biology (ICOB) of Academia Sinica for offering their expertise on peptide synthesis and DNA sequencing, respectively. This study was supported by Academia Sinica.

Materials

Hybrid-SFM medium Gibco 12045-076
Dulbeccos's Phophate-Buffered Saline (PBS) Gibco 21600-069
Pfu DNA Polymerase  Thermo Scientific  EP0502  Including buffers
T4 DNA Ligase Roche 10799009001 Including buffers
NdeI  New England Biolabs R0111S Including buffers
XhoI  New England Biolabs R0146S Including buffers
pET-20b(+) vector Novagen, Merck Millipore 69739
E.coli DH-5α competent cell RBC Bioscience RH617
E.coli BL-21(DE3) competent cell RBC Bioscience RH217
Ampicillin Amresco 0339-25G
LB broth  Invitrongen 12780-052
Isopropylthio-β-D-thiogalactoside (IPTG) MDBio, Inc. 101-367-93-1
Methanol Merck Millipore 106009
Polyoxyethylene 20 Sorbitan Monolaurate (Tween-20) J.T.Baker X251-07
Dimethyl sulfoxide (DMSO) Sigma D2650
Glycine Amresco 0167-5KG
Tris Affymetrix, USB 75825
NaCl Amresco 0241-1KG
EDTA Amresco 0105-1KG
Glycerol Amresco 0854-1L
NaN3 Sigma S2002-500G
BCIP/NBT PerkinElmer NEL937001PK
Goat Anti-Mouse IgG, Fc fragment antibody Jackson ImmunoResearch 115-055-008
Immobilon-P (Polyvinylidene fluoride, PVDF) Merck Millipore IPVH00010
Protein G Agarose Fast Flow Merck Millipore 16-266
QIAquick PCR Purification kit Qiagen 28106
UVP BioSpectrum 600 Image System UVP n/a
VisionWorks LS Analysis Software Ver 6.8 UVP n/a
MyCycler thermal cycler BioRad 1709713

References

  1. Milstein, C., Kohler, G. Clonal variations of myelomatous cells (proceedings). Minerva Med. 68 (50), 3453 (1977).
  2. Lai, Y. S., et al. In vitro neutralization by monoclonal antibodies against yellow grouper nervous necrosis virus (YGNNV) and immunolocalization of virus infection in yellow grouper Epinephelus awoara (Temminck & Schlegel). J Fish Dis. 24 (4), 237-244 (2001).
  3. Chen, C. W., Wu, M. S., Huang, Y. J., Cheng, C. A., Chang, C. Y. Recognition of Linear B-Cell Epitope of Betanodavirus Coat Protein by RG-M18 Neutralizing mAB Inhibits Giant Grouper Nervous Necrosis Virus (GGNNV) Infection. PLoS One. 10 (5), 0126121 (2015).
  4. Lai, Y. -. S., et al. Propagation of yellow grouper nervous necrosis virus (YGNNV) in a new nodavirus-susceptible cell line from yellow grouper, Epinephelus awoara (Temminck & Schlegel), brain tissue. J Fish Dis. 24 (5), 299-309 (2001).
  5. Lougee, E., Morjaria, S., Shaw, O., Collins, R., Vaughan, R. A new approach to HLA typing designed for solid organ transplantation: epityping and its application to the HLA-A locus. Int J Immunogenet. 40 (6), 445-452 (2013).
  6. Radulovich, N., Leung, L., Tsao, M. S. Modified gateway system for double shRNA expression and Cre/lox based gene expression. BMC Biotechnol. 11, 24 (2011).
  7. Froger, A., Hall, J. E. Transformation of plasmid DNA into E. coli using the heat shock method. J Vis Exp. (6), e253 (2007).
  8. Pronobis, M. I., Deuitch, N., Peifer, M. The Miraprep: A Protocol that Uses a Miniprep Kit and Provides Maxiprep Yields. PLoS One. 11 (8), e0160509 (2016).
  9. Metzker, M. L. Emerging technologies in DNA sequencing. Genome Res. 15 (12), 1767-1776 (2005).
  10. Chiu, C. C., John, J. A., Hseu, T. H., Chang, C. Y. Expression of ayu (Plecoglossus altivelis) Pit-1 in Escherichia coli: its purification and immunohistochemical detection using monoclonal antibody. Protein Expr Purif. 24 (2), 292-301 (2002).
  11. Atassi, M. Z. Antigenic structures of proteins. Their determination has revealed important aspects of immune recognition and generated strategies for synthetic mimicking of protein binding sites. Eur J Biochem. 145 (1), 1-20 (1984).
  12. Opuni, K. F., et al. Mass spectrometric epitope mapping. Mass Spectrom Rev. , (2016).
  13. Chang, C. Y., Chiu, C. C., Christopher John, J. A., Liao, I. C., Leaño, E. M. . The Aquaculture of Groupers. , 207-224 (2008).
  14. Conti-Tronconi, B. M., et al. Alpha-bungarotoxin and the competing antibody WF6 interact with different amino acids within the same cholinergic subsite. Biochemistry. 30 (10), 2575-2584 (1991).
  15. Briggs, S., Price, M. R., Tendler, S. J. Fine specificity of antibody recognition of carcinoma-associated epithelial mucins: antibody binding to synthetic peptide epitopes. Eur J Cancer. 29 (2), 230-237 (1993).
  16. Chen, N. C., et al. Crystal Structures of a Piscine Betanodavirus: Mechanisms of Capsid Assembly and Viral Infection. PLoS Pathog. 11 (10), e1005203 (2015).
  17. Badani, H., Garry, R. F., Wimley, W. C. Peptide entry inhibitors of enveloped viruses: The importance of interfacial hydrophobicity. Biochim Biophys Acta. , (2014).
  18. Qureshi, N. M., Coy, D. H., Garry, R. F., Henderson, L. A. Characterization of a putative cellular receptor for HIV-1 transmembrane glycoprotein using synthetic peptides. AIDS. 4 (6), 553-558 (1990).

Play Video

Cite This Article
Chen, C., Chang, C. Peptide Scanning-assisted Identification of a Monoclonal Antibody-recognized Linear B-cell Epitope. J. Vis. Exp. (121), e55417, doi:10.3791/55417 (2017).

View Video