Разработка субъединичной вакцины против вируса африканской чумы свиней на основе белка cd2v с использованием методов иммуноинформатики и молекулярной динамики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При помощи методов иммуноинформатики и молекулярной динамики рассчитана субъединичная вакцина против вируса африканской чумы свиней (АЧС). Смоделирована трехмерная структура выбранного иммуногенного белка вируса АЧС – CD2v, предсказана его топология относительно мембраны. Предсказаны B- и Т-клеточные эпитопы для надмембранной части CD2v, проведена оценка их иммуногенности, аллергенности и токсичности. Для разработки субъединичной вакцины выделен наименее вариабельный участок на основе анализа консервативности предсказанных эпитопов. Для выбранного надмембранного участка методами молекулярной динамики проведены расчеты его стабильности в водно-солевом растворе и показана его структурная стабильность. Методом иммуномоделирования показано, что разработанная вакцина-кандидат способна вызывать стойкий иммунный ответ и не приводит к цитокиновому шторму.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Ивановский

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”; МИРЭА – Российский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва; Москва

В. И. Тимофеев

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

А. В. Калач

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

Ю. В. Кордонская

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

М. А. Марченкова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

Ю. В. Писаревский

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

Ю. А. Дьякова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва

М. В. Ковальчук

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.1wanowskiy@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Revilla Y., Pérez-Núñez D., Juergen A. // Adv. Virus Res. 2018. V. 100. P. 41. https://doi.org/10.1016/bs.aivir.2017.10.002
  2. Россельхознадзор. Африканская чума свиней. https://fsvps.gov.ru/jepizooticheskaja – situacija/rossija/jepidsituacija-po-achs-v-rossijskoj-federacii/hronologija-achs/
  3. Liu Q., Ma B., Qian N. et al. // Cell Res. 2019. V. 29. P. 953. https://doi.org/10.1038/s41422-019-0232-x
  4. Ros-Lucas A., Correa-Fiz F., Bosch-Camós L., Rodriguez F. // Pathogens. 2020. V. 9. P. 1078. https://doi.org/10.3390/pathogens9121078
  5. Blome S., Franzke K., Beer M. // Virus Res. 2020. V. 287. № 198099. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2020.198099
  6. Borca M.V., Ramirez-Medina E., Silva E. et al. // Viruses. 2020. V. 13 (5). P. 765. https://doi.org/10.3390/v13050765
  7. Lewis T., Zsak L., Burrage T.G. et al. // J. Virol. 2000. V. 74 (3). P. 1275.
  8. Monteagudo P.L., Lacasta A., Lopez E. et al. // J. Virol. 2017. V. 91 (21). https://doi.org/10.1128/JVI.01058-17
  9. Moore D.M., Zsak L., Neilan J.G. et al. // J. Virology. 1998. V. 72 (12). P. 10310.
  10. O'Donnell V., Holinka L.G., Gladue D.P. et al. // J. Virol. 2015. V. 89 (11). P.6048. https://doi.org/10.1128/JVI.00554-15
  11. O'Donnell V., Risatti G.R., Holinka L.G. et al. // J. Virol. 2017. V. 91 (1). https://doi.org/10.1128/JVI.01760-16
  12. Reis A.L., Goatley L.C., Jabbar T. et al. // J. Virol. 2017. V. 91. P. 24. https://doi.org/10.1128/JVI.01428-17
  13. Sanchez-Cordon P.J., Jabbar T., Berrezaie M. et al. // Vaccine. 2018. V. 36 (5). P. 707. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2017.12.030
  14. Tran X.H., Le T.T.P., Nguyen Q.H. et al. // Transbound. Emerg. Dis. 2022. V. 69. P. 497. https://doi.org/10.1111/tbed.14329
  15. Алексеев К.П., Раев С.А., Южаков А.Г. и др. // Сельхозбиология. 2019. Т. 54 (6). С. 1236. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1236rus
  16. Purcell A., McCluskey J., Rossjohn J. // Nat. Rev. Drug Discov. 2007. V. 6. P. 404. https://doi.org/10.1038/nrd2224
  17. Шамсутдинова О.А. // Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7. № 2. C. 107. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2017-2-107-116
  18. Moyle P.M., Toth I. // ChemMedChem. 2013. V. 8. P. 360. https://doi.org/10.1002/cmdc.201200487
  19. Abass O.A., Timofeev V.I., Sarkar B. et al. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2022. V. 40 (16). P. 7283. https://doi.org/10.1080/07391102.2021.1896387
  20. Adekunle B.R., Angus Nnamdi Oli, Mercy Titilayo Asala et al. // Veterinary Vaccine. 2023. V. 2 (1). P. 2772. https://doi.org/10.1016/j.vetvac.2023.100013
  21. Rakitina T.V., Smirnova E.V., Podshivalov D.D. et al. // Crystals. 2023. V. 13. P. 1416. https://doi.org/10.3390/cryst13101416
  22. Zhang M., Lv L., Luo H. et al. // Vet. Res. 2023. V. 54. P. 106. https://doi.org/10.1186/s13567-023-01239-w
  23. Чернышев Р.С., Спрыгин А.В., Иголкин А.С. и др. // Сельскохозяйственная биология. 2022. T. 57. № 4. С. 609. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.4.609rus
  24. Колесников И.А., Тимиофеев В.И., Ермаков А.В. и др. // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 6. C. 971. https://doi.org/10.31857/S0023476123600179
  25. Ивановский А.С., Колесников И.А., Кордонская Ю.В. и др. // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 6. C. 979. https://doi.org/10.31857/S0023476123600805
  26. A0A7T0LXP0 // UniProtKB. https://www.uniprot.org/uniprotkb
  27. Jumper J., Evans R., Pritzel A. et al. // Nature. 2021. V. 596.P. 583. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03819-2
  28. Jeppe H., Trigos K.D., Pedersen M.D. et al. // ВioRxiv. 2022.№ 487609. https://doi.org/10.1101/2022.04.08.487609
  29. The PyMOL Molecular Graphics System, Version 3.0 Schrödinger, LLC. https://pymol.org/
  30. Larsen M.V., Lundegaard C., Lamberth K. et al. // BMC Bioinformatics. 2007. V. 8. P. 424.
  31. https://doi.org/10.1186/1471-2105-8-424
  32. Ponomarenko J., Bui HH., Li W. et al. // BMC Bioinformatics. 2008.V. 9. P. 514. https://doi.org/10.1186/1471-2105-9-514
  33. Sudipto Saha, Raghava G.P.S. // Nucleic Acids Res. 2006. V. 34. P. 202.
  34. https://doi.org/10.1093/nar/gkl343
  35. Sharma N., Naorem L.D., Jain S., Raghava G.P.S. // Brief Bioinform. 2022. V. 23 (5). P. 174. https://doi.org/10.1093/bib/bbac174.
  36. Doytchinova I.A., Flower D.R. // BMC Bioinformatics. 2007. V. 8. P. 4. https://doi.org/10.1186/1471-2105-8-4
  37. Altschul S.F., Gish W., Miller W. et al. // J. Mol. Biol. 1990. V. 215 (3). P. 403
  38. Bui H., Sidney J.H., Li W. et al. // BMC Bioinformatics. 2007. V. 8 (1). P. 361. https://doi.org/10.1186/1471-2105-8-361
  39. Rapin N., Lund O., Bernaschi M., Castiglione F. // PLoS One. 2010. V. 5 (4). P. 9862. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009862
  40. Carvalho L., Sano Gi., Hafalla J. et al. // Nat. Med. 2002. V. 8. P. 166. https://doi.org/10.1038/nm0202-166
  41. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F. et al. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 3684. https://doi.org/10.1063/1.448118
  42. Parrinello M., Rahman A. // J. Chem. Phys. 1982. V. 76. P. 2662. https://doi.org/ 10.1063/1.443248
  43. Hess B., Bekker H., Herman J.C. et al. // J. Comput. Chem. 1997. V. 18. P. 1463. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:12%3C1463::AID-JCC4%3E3.0.CO;2-H
  44. Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98 (12). P. 10089. https://doi.org/10.1063/1.464397
  45. Potocnakova L., Bhide M., Pulzova L.B. // J. Immunol. Res. 2016. № 6760830. https://doi.org/10.1155/2016/6760830

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пространственная структура белка CD2v с отмеченными субдоменами. Цветом показана топология относительно мембраны: синим – надмембранная часть, красным – мембрана, розовым – подмембранная часть.

Скачать (54KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расположение белка относительно клеточной мембраны.

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пространственная структура надмембранного домена белка CD2v. Светлым цветом отмечена локализация предсказанных Т-линейных эпитопов.

Скачать (205KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пространственная структура надмембранного В-субдомена белка CD2v. Светлым цветом отмечена локализация предсказанных В-линейных эпитопов.

Скачать (97KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Антитела и иммуноглобулины. Антитела подразделяются по изотипу (а). Цитокины. Концентрация цитокинов и интерлейкинов. D на врезке – сигнал опасности цитокинового шторма (б). Общее количество В-лимфоцитов, клеток памяти и их разделение на изотипы (в). Количество В-лимфоцитов в плазме крови, разделенное по изотипам (г). Общее количество Т-хелперных лимфоцитов и клеток памяти (д). Общее количество Т-регуляторных лимфоцитов, активных клеток и клеток памяти (е). Макрофаги. Общее количество, интернализованные, представляющие главный комплекс гистосовместимости класса II, активные и покоящиеся макрофаги (ж).

Скачать (917KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Радиус инерции вакцины-кандидата в процессе молекулярной динамики.

Скачать (159KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Среднеквадратичное отклонение атомов вакцины-кандидата в процессе молекулярной динамики.

Скачать (126KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Среднеквадратичная флуктуация (СФК) аминокислотных остатков вакцины в процессе молекулярной динамики.

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024