تولید مولکول نوترکیب پروتئینHTLV-1 -پروتئاز متصل به Fcγ1 از IgG1 انسانی (HTLV-1 protease:hFcγ1) با هدف درمان بیماری‌های وابسته به HTLV-1

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 پژوهشگر و دانش‌آموخته‌ی دکتری تخصصی پژوهشی-ایمونولوژی، مرکز تحقیقات عفونت‌های منتقله از خون، جهاد دانشگاهی خراسان رضوی، مشهد، ایران

2 دانشیار ایمونولوژی، مرکز تحقیقات ایمونولوژی، بخش التهاب و بیماری‌های التهابی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

3 استادیار پژوهش، مرکز تحقیقات عفونت‌های منتقله از خون، جهاد دانشگاهی خراسان رضوی، مشهد، ایران

10.48305/jims.v43.i808.0224

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: شمال شرق ایران به عنوان منطقه‌ی بومی ویروس HTLV-1 شناخته شده است. با توجه به افزایش شیوع بیماری‌های مرتبط با HTLV-1 در کشور، پیشگیری و دستیابی به درمان مؤثر ضروری می‌باشد. هدف از مطالعه‌ی حاضر، طراحی و تولید HTLV-1-پروتئاز متصل به قطعه Fcγ1 از آنتی‌بادی انسانی در سیستم بیانی مخمر پیکیا پاستوریس و استفاده آن در طراحی مهارکننده‌ی پروتئاز ویروس در مطالعات آینده می‌باشد.
روش‌ها: پس از طراحی‌سازه ژنی HTLV-1 protease:hFcγ1، ژن بهینه شده آن در محل جایگاه‌های آنزیمی XhoI و NotI  و کتور بیانی pPICZαA وارد شد. ابتدا پلاسمید نوترکیب با روش کلرید کلسیم به باکتری E. coli TOP10F' و سپس با روش الکتروپوریشن به پیکیا پاستوریس GS115 الحاق شد. سویه‌های حاوی ژن نوترکیب بر روی محیط کشت حاوی آنتی‌بیوتیک زئوسین انتخاب و رشد داده شدند. در نهایت، به منظور تأیید بیان پروتئین نوترکیب، SDS-PAGE و وسترن بلات انجام شد.
یافته‌ها: در مطالعه‌ی حاضر؛ طراحی، کلونینگ و بیان پروتئین نوترکیب HTLV-1 protease:hFcγ1 با استفاده از دو عنصر HTLV-1-پروتئاز و مولکول hFcγ1 انسانی در سیستم بیانی پیکیا پاستوریس انجام گردید. پروتئین نوترکیب HTLV-1 protease:hFcγ1 همودایمر بسیار گلیکوزیله با 3/8pI:  و kDa50 :Mw است. صحت الحاق سازه‌ی نوترکیب در وکتور بیانی pPICZαA با استفاده جفت پرایمرAOX1  و α-factor با تکثیر قطعات به اندازه‌های  bp1388 و  bp1687 تأیید شد.
نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این پژوهش، می‌تواند راهکاری نوید بخش جهت بکارگیری پروتئین نوترکیب HTLV-1 protease:hFcγ1 در طراحی کاندیدای مناسب برای مهارکننده‌ی پروتئاز ویروس و درمان بیماری‌های وابسته به HTLV-1 باشد.

تازه های تحقیق

ساناز احمدی قزل دشت: Google Scholar, PubMed

سید عبدالرحیم رضائی: Google Scholar, PubMed

آرمان مساوات: Google Scholar, PubMed

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Production of HTLV-1 Protease Recombinant Molecule Fused to Human IgG Fcγ1 (HTLV-1 Protease:hFcγ1) for Targeting HTLV-1-associated Diseases Treatment

نویسندگان [English]

  • Sanaz Ahmadi Ghezeldasht 1
  • Seyed Abdolrahim Rezaee 2
  • Raheleh Miri 1
  • Narges Valizadeh 2
  • Arman Mosavat 3
1 Blood Borne Infections Research Center, Academic Center for Education, Culture and Research (ACECR), Razavi Khorasan, Mashhad, Iran
2 Association Professor, Immunology Research Center, Inflammation and Inflammatory Diseases Division, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran
3 Blood Borne Infections Research Center, Academic Center for Education, Culture and Research (ACECR), Razavi Khorasan, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Background: Northeast Iran is recognized as an endemic region for HTLV-1 virus. Given the increasing prevalence of HTLV-1-associated diseases in the country, prevention and achieving effective treatment are essential. The aim of the present study was to design and produce the HTLV-1 protease fused to the Fcγ1 fragment of human antibody in the Pichia pastoris yeast expression system for its use in designing a viral protease inhibitor in future studies.
Methods: Following the design of the HTLV-1 protease:hFcγ1 gene construct, the optimized gene was inserted into the XhoI and NotI restriction sites of the pPICZαA expression vector. First, the recombinant plasmid was transformed into E. coli TOP10F' using the calcium chloride method and then electroporated into Pichia pastoris GS115. Recombinant clones containing the gene were selected and grown on zeocin-containing culture medium. Finally, SDS-PAGE and Western blotting were performed to confirm the expression of the recombinant protein.
Findings: In the present study, the design, cloning, and expression of the recombinant protein HTLV-1 protease:hFcγ1, utilizing the two elements HTLV-1 protease and human hFcγ1 molecule, were performed in the Pichia pastoris expression system. The recombinant protein HTLV-1 protease:hFcγ1 is a heavily glycosylated homodimer with a pI of 3.8 and an Mw of 50 kDa. The correct insertion of the recombinant construct into the pPICZαA expression vector was confirmed using AOX1 and α-factor primer pairs, amplifying fragments of 1388 bp and 1687 bp, respectively
Conclusion: The results of this research could provide a promising strategy for employing the recombinant protein HTLV-1 protease:hFcγ1 in designing suitable candidates for viral protease inhibitors and treating HTLV-1-associated diseases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HTLV-1 protease
  • Human Fc gamma 1
  • Pichia pastoris
  • Recombinant protein HTLV-1 protease:hFcγ1

مراجع

  1. Poiesz BJ, Ruscetti FW, Gazdar AF, Bunn PA, Minna JD, Gallo RC. Detection and isolation of type C retrovirus particles from fresh and cultured lymphocytes of a patient with cutaneous T-cell lymphoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 1980; 77(12): 7415-9.
  2. Gessain A, Vernant J, Maurs L, Barin F, Gout O, Calender Ad, De The G. Antibodies to human T-lymphotropic virus type-I in patients with tropical spastic paraparesis. Lancet 1985; 326(8452): 407-10.
  3. Hjelle B, Torrez-Martinez N, Mills R, Appenzeller O, Jahnke R, Alexander S, Ross G. Chronic neurodegenerative disease associated with HTLV-II infection. Lancet. 1992; 339(8794): 645-6.
  4. Vrielink H, Reesink HW. HTLV-I/II prevalence in different geographic locations. Transfus Med Rev 2004; 18(1): 46-57.
  5. Shimada K, Koh C-S, Yanagisawa N, Tsukada N, Osame M. Anti-lymphocyte natibodies and circulating immune complexes in the sera of patients with myelopathy associated with human T lymphotropic virus type_I. J Neuroimmunol 1993; 42(2): 161-6.
  6. Gessain A, Cassar O. Epidemiological aspects and world distribution of HTLV-1 infection. Front Microbiol 2012; 3: 388.
  7. Proietti FA, Carneiro-Proietti ABF, Catalan-Soares BC, Murphy EL. Global epidemiology of HTLV-I infection and associated diseases. Oncogene 2005; 24(39): 6058-68.
  8. Shuker SB, Mariani VL, Herger BE, Dennison KJ. Understanding HTLV-I Protease. Chem Biol 2003; 10(5): 373-80.
  9. Mahieux R, Pise-Masison C, Gessain A, Brady JN, Olivier R, Perret E, et al. Arsenic trioxide induces apoptosis in human T-cell leukemia virus type 1–and type 2–infected cells by a caspase-3–dependent mechanism involving Bcl-2 cleavage. Blood 2001; 98(13): 3762-9.
  10. Shafifar M, Mozhgani S-H, Pashabayg KR, Mosavat A, Karbalaei M, Norouzi M, Rezaee SA. Selective APC-targeting of a novel Fc-fusion multi-immunodominant recombinant protein (tTax-tEnv: mFcγ2a) for HTLV-1 vaccine development. Life Sci 2022; 308: 120920.
  11. Seighali N, Shafiee A, Rafiee MA, Aminzade D, Mozhgani S-H. Human T-cell lymphotropic virus type 1 (HTLV-1) proposed vaccines: a systematic review of preclinical and clinical studies. BMC Infect Dis 2023; 23(1): 320.
  12. Eusebio-Ponce E, Anguita E, Paulino-Ramirez R, Candel FJ. HTLV-1 infection: An emerging risk. Pathogenesis, epidemiology, diagnosis and associated diseases. Revista Rev Esp Quimioter 2019; 32(6): 485-96.
  13. Awahara C, Oku D, Furuta S, Kobayashi K, Teruya K, Akaji K, Hattori Y. The effects of side-chain configurations of a retro–inverso-type inhibitor on the Human T-Cell Leukemia Virus (HTLV)-1 protease. Molecules 2022; 27(5): 1646.
  14. Satoh T, Li M, Nguyen J-T, Kiso Y, Gustchina A, Wlodawer A. Crystal structures of inhibitor complexes of human T-cell leukemia virus (HTLV-1) protease. J Mol Biol 2010; 401(4): 626-41.
  15. Ha JJ, Gaul DA, Mariani VL, Ding YS, Ikeda RA, Shuker SB. HTLV-I protease cleavage of P19/24 substrates is not dependent on NaCl concentration. Bioorganic chemistry 2002; 30(2): 138-44.
  16. Jayakrishnan A, Wan Rosli WR, Tahir ARM, Razak FSA, Kee PE, Ng HS, et al. Evolving paradigms of recombinant protein production in pharmaceutical industry: a rigorous review. Sci 2024; 6(1): 9.
  17. Karbalaei M, Rezaee SA, Farsiani H. Pichia pastoris: A highly successful expression system for optimal synthesis of heterologous proteins. J Cell Physiol 2020; 235(9): 5867-81.
  18. Mosadeghi P, Zarnagh HH, Mohammad-Zadeh M, Moghaddam MS. High-level soluble expression and one-step purification of HTLV-I P19 protein in Escherichia coli by Fusion Expression. Iran J Allergy Asthma Immunol 2015; 14(6): 624-32.
  19. Gassler T, Sauer M, Gasser B, Egermeier M, Troyer C, Causon T, et al. The industrial yeast Pichia pastoris is converted from a heterotroph into an autotroph capable of growth on CO2. Nat Biotechnol 2020; 38(2): 210-6.
  20. Nakamura H, Hayami M, Ohta Y, Ishikawa KI, Tsujimoto H, Kiyokawa T, et al. Protection of cynomolgus monkeys against infection by human T‐cell leukemia virus type‐I by immunization with viral env gene products produced in Escherichia coli. Int J Cancer 1987; 40(3): 403-7.
  21. Tanaka A, Takeda S, Kariya R, Matsuda K, Urano E, Okada S, Komano J. A novel therapeutic molecule against HTLV-1 infection targeting provirus. Leukemia 2013; 27(8): 1621-7.
  22. Kuhnert M, Steuber H, Diederich WE. Structural basis for HTLV-1 protease inhibition by the HIV-1 protease inhibitor indinavir. J Med Chem 2014; 57(14): 6266-72.
  23. Schramm VL. Enzymatic transition state theory and transition state analogue design. J Biol Chem 2007; 282(39): 28297-300.
  24. Nguyen J-T, Kato K, Hidaka K, Kumada H-O, Kimura T, Kiso Y. Design and synthesis of several small-size HTLV-I protease inhibitors with different hydrophilicity profiles. Bioorg Med Chem Lett 2011; 21(8): 2425-9.
  25. Okafor SN, Meyer A, Gadsden J, Ahmed F, Guzmán L, Ahmed H, et al. Drug reprofiling to identify potential HIV-1 protease inhibitors. Molecules 2023; 28(17): 6330.
  26. Soleimanpour S, Hassannia T, Motiee M, Amini AA, Rezaee S. Fcγ1 fragment of IgG1 as a powerful affinity tag in recombinant Fc-fusion proteins: Immunological, biochemical and therapeutic properties. Crit Rev Biotechnol 2017; 37(3): 371-92.
  27. Dong J, Kojima T, Ohashi H, Ueda H. Optimal fusion of antibody binding domains resulted in higher affinity and wider specificity. J Biosci Bioeng 2015; 120(5): 504-9.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 43، شماره 808
هفته 4، اردیبهشت
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 224-233

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری: 18 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 24 فروردین 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار