遺伝的コード拡張は、定義された部位のキャリアタンパク質に対角関数群を持つ非天然アミノ酸の導入に適用される。この二元性機能は、均質なグリココンジュゲートワクチンを提供するために、炭水化物抗原の部位選択的結合に対してさらに使用される。
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遺伝的コード拡張は、定義された部位のキャリアタンパク質に対角関数群を持つ非天然アミノ酸の導入に適用される。この二元性機能は、均質なグリココンジュゲートワクチンを提供するために、炭水化物抗原の部位選択的結合に対してさらに使用される。
遺伝子コードの拡張は、非天然アミノ酸(UAA)をタンパク質に導入してその特性を改変したり、新しいタンパク質機能を研究または作成したり、タンパク質コンジュゲートにアクセスしたりするための強力なツールです。停止コドン抑制、特にアンバーコドン抑制は、定義された位置でUAAを遺伝的に導入する最も一般的な方法として出現した。この方法論は、本明細書において、生体直交性官能基を収容するUAAを含む担体タンパク質の調製に適用される。この反応性ハンドルは、次に、合成オリゴ糖ハプテンを特異的かつ効率的に移植し、均質なグリココンジュゲートワクチンを提供するために使用することができる。このプロトコルは、1:1炭水化物ハプテン/キャリアタンパク質比におけるグリココンジュゲートの合成に限定されるが、多数の二元性官能基のペアに適している。グリココンジュゲートワクチンの均質性は、完全な物理化学的特徴付けを確実にする重要な基準であり、それにより、より厳しい薬物規制機関の勧告を満たし、古典的な共役戦略によって満たされていない基準である。さらに、このプロトコルは、実際のコンジュゲートワクチンの構造を細かく調整することを可能にし、構造と免疫原性の関係に対処するためのツールを生み出す。
グリココンジュゲートワクチンは、感染症の予防治療に利用できるワクチンの必要不可欠な要素です。彼らは、若い幼児を含む広範な年齢層で安全で、十分に許容され、効率的です。それらは、髄膜炎球菌、肺炎球菌またはインフルエンザ菌b型のようなカプチオ細菌によって引き起こされる感染症に対する最適な防御を提供する。グリココンジュゲートワクチンは、これらの表面発現多糖を模倣する細菌または合成オリゴ糖のカプセルを形成する精製された細菌多糖類から作られており、これはキャリアタンパク質に共有結合しています。キャリアタンパク質の存在は、炭水化物抗原3によって発現される抗原決定基に対する保護的な体液性免疫応答を促進するために不可欠である。糖質抗原の慎重な選択および産生とは別に、糖コンジュゲートワクチンの有効性に影響を及ぼすのが知られている特徴は、キャリアタンパク質の性質、結合化学(使用する場合はリンカーの性質および長さを含む)、または糖類/タンパク質比3である。明らかに、糖類がタンパク質に結合する位置と接続ポイントの数は免疫原性に関連しています。現在までに、これらの2つのパラメータは、グリココンジュゲートの調製が主に経験的なままであるため、ほとんど研究されていません。これらの合成は、通常、それぞれ、リジンまたはアスパラギン酸/グルタミン酸の機能の使用に依存する、キャリアタンパク質配列上に存在する。これは単一ではなく、グリココンジュゲートの異種混合物につながります。
タンパク質中のアミノ酸残基の反応性、入手可能性または分布に関する遊びは、糖類/タンパク質結合性の効果を文書化するためにより信頼性の高い、より定義された糖コンジュゲートを生じさせる4。この目標に向けた一歩は、細胞工場5,6における制御されたグリコジュゲートワクチンの製造を可能にする組換えプロセスであるタンパク質グリカンカップリング技術を適用することによって達成することができる。しかし、グリコシル化は、D/EXNYS/Tセクオン内のアスパラギン残基(Xは20種類の天然アミノ酸のうち任意である)でのみ行われ、キャリアタンパク質には自然に存在しません。
選択的突然変異誘発、特にシステインを組み込んで高度かつ選択的な反応性を利用する部位は、代替7,8として出現する。UAAを配列に組み込んだキャリアタンパク質の製造は、均質なグリココンジュゲートワクチン調製に対してさらに柔軟性を提供することができます。100以上のUAAが開発され、さらに様々なタンパク質9、10に組み込まれています。それらの多くは、翻訳後修飾11を行うために通常使用される生体直交機能を含むか、生物物理学的プローブ12または薬物13を移植するが、炭水化物抗原とのさらなる結合のための理想的なハンドルである。成功例は、無細胞タンパク質合成15を用いてBiotech14によって主張されているが、この戦略に従うグリココンジュゲートワクチンの調製は依然として普及するのを待っている。
変異キャリアタンパク質の産生のためのin vivo戦略の適用には、特定のコドン、コドンを認識するtRNA、およびtRNA上のUAAの伝達を特異的に触媒するアミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)を含む改変翻訳機械が必要である(図1)16。ピロリシンアンバーストップコドン抑制は、UAA、特にプロピルジルリジン(PrK)17を組み込むために最も広く使用される方法の一つである。後者は、アジド機能化炭水化物ハプテンと反応して、完全に定義された均質なグリココンジュゲートを提供することができます。本稿では、アルキンハンドルを持つUAAであるプロパルギルL-リジンを合成する方法、細菌中での翻訳中に標的タンパク質に組み込む方法、そして最後に、修飾タンパク質と、クリックケミストリーを用いたアジド関数を担うハプテンとの結合を行う方法について述べています。
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1. UAAの合成:プロパジルリジン(PrK)
2. PrKによって修飾された組換えタンパク質の製造
3. TEVプロテアーゼ消化によるヒスチジンタグの除去
4. 非天然アミノ酸プロピルジルリジンのアクセシビリティとクリック化学機能の評価
注:6ヘキサクロロフルオレセインアジドとmpPsaAを結合する、プレソルスキーら20 で説明したプロトコルをクリック化学のために使用して。
5. アジド機能化炭水化物抗原(Pn14TS-N3)によるmPsaAの結合
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本プロジェクトでは、アンバーストップコドン抑制戦略を用いて均質なグリコジュゲートワクチンを作成し、定義された部位でUAAを導入した(図1)。気球状表面接着Aは、キャリアタンパク質部分として選択した。このタンパク質は高度に保存され、肺炎球菌22のすべての株によって発現される。それは免疫原性が高く、以前は肺炎球菌ワクチン製剤21,23のキャリアとして使用されている。概念実証として、野生型ピロリシル-tRNA合成酵素(PylRS)/tRNA対のアルセアメサノサルシナ・マゼイの野生型ピロリシル-tRNA合成酵素によって効率的に帯電したUAAプロパルギルリジンを調査した。プロパーギルリジンは市販されているが、2つの合成ステップのみでBoc-L-リジンから有利に調製することができる(図...
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部位特異的変異誘発は、グリココンジュゲートワクチン7、8、14を調製することを目的としてほとんど使用されていないタンパク質の定義された位置に特定のアミノ酸を組み込むための簡単な戦略である。20の天然アミノ酸アプローチに基づく古典的な変異生成は翻訳機械の変更が要求されないので非常に効率的である。システイン突然変異は、通常、直接的または2つのステップのいずれかで、さらにユニークなチオール反応性を探求することを標的とする(例えば、デヒドロアラニン中間体への修飾後、トランスレーショナル突然変異誘発と呼ばれる戦略)27,28。遺伝コードの拡張は、多様な機能を持つ幅広いUAAを直接組み込む事が可能なため、さらに魅力的で柔軟な可能性が高
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著者らは開示するものは何もない。
E.Cは、ラ・レジオン・ペイ・ド・ラ・ロワール(パリ・サイエンティフィック・プログラム「BioSynProt」)、特にT.V.への博士課程のフェローシップからの財政的支援を感謝して認めています。我々はまた、ロバート・B・クアト(INRA UMR0792、CNRS UMR5504、LISBP、トゥールーズ、フランス)の貴重な技術的アドバイスを認めます。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| AIM(自己誘導媒体) | Formedium | AIMLB0210 | 固体粉末 |
| Boc-Lys-OH | Alfa-Aesar | H63859 | 固体粉末 |
| BL21(DE3) | Merck Novagen | 69450 | E. coli str. B, F- ompT gal dcm lon hsdSB(rB-mB-) λ(DE3 [lacI lacUV5-T7p07 ind1 sam7 nin5])[malB+]K-12(λS) |
| 透析膜 | |||
| DNAseI | |||
| フィルター0.45 µm | |||
| L-アラビノース | |||
| リゾチーム | |||
| Ni-NTA 樹脂 | Machery Nagel | Protino | Ni-NTA ビーズ 懸濁液中 20% エタノール |
| ポール遠心装置 | |||
| pET24d-mPsaAK32TAG-ENLYFQ-HHHHHH | この研究 | は pET24d-mPsaA-WT と同じですが、K32TAG 変異があります。mPsaA 遺伝子 | |
| pET24d-mPsaA-WT | この研究では | 、Wt mPsaA 遺伝子が Wt mPsaA 遺伝子と wTBamHI と XhoI 制限部位の間にクローニングされた pET24d プラスミドと、それに続く mPsaA 遺伝子の C 末端に His6 タグがあり、 | |
| Edward Lemke EMBL からの | pEVOL プラスミド | p15A起源のプラスミド、MmPylRSの2つのコピー(1つはGlnSプロモーターの下、もう1つはpAraプロモーターの下)、ProKプロモーターの下のtRNACUAの1つのコピー、クロラムフェニコール耐性遺伝子 | |
| Propargyl chloroforgie | Sigma-Aldrich | 460923 | 液体 |
| 超音波処理装置 | Thermo Fisher | FB120-220 |
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