Yulia A. Kuzyutina - Researcher, Laboratory of Pathogenic Burkholderia, Volgograd Plague Control Research Institute.
400131, Volgograd, Golubinskaya str., 7.
Phone: +7 (8442) 37-37-74. Fax: +7 (8442) 39-33-36.
Кузютина Юлия Александровна - научный сотрудник лаборатории патогенных буркхольдерий.
400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7.
Тел.: 8 (8442) 37-37-74. Факс: 8 (8442) 39-33-36.
PhD (Biology), Associate Professor, Head of the Department of Microbiology.
400131, Volgograd, Golubinskaya str., 7.
Кандидат биологических наук, доцент, заведующая отделом микробиологии.
400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7.
PhD, MD (Biology), Associate Professor, Deputy Director for Scientific and Experimental Work, Volgograd Plague Control Research Institute.
400131, Volgograd, Golubinskaya str., 7.
Доктор биологических наук, доцент, заместитель директора по научно-экспериментальной работе.
400131, Волгоград, ул. Голубинская, 7.
A risk of introducing into the Russian Federation exotic infections including laboratory-confirmed melioidosis regularly recorded worldwide necessitates development and improvement of express diagnostics tools. Cross reactivity between phylogenetically related species of the genus Burkholderia complicates melioidosis diagnostics by express test methods based on using monoclonal antibodies against pathogen exopolysaccharide epitopes. Searching for target antigens to create the next generation group- and species-specific immunodiagnostic reagents for identifying Burkholderia pseudomallei is still of high priority. The study was aimed at cloning complete coding sequences for cell surface proteins differentiating Burkholderia pseudomallei and optimizing recombinant antigens purification protocol. In silico comparative study allowed to select highly immunogenic B. pseudomallei outer membrane proteins Omp38 and OmpA/МotB as target biomolecules. For cloning, omp38 and ompA/motB gene-specific amplicons were obtained by PCR and ligated with the linear expression vector RIC-Ready pPAL7. Competent E. coli C-Max5α cells were transformed by a ligation mixture for producing recombinant plasmids, which were further purified to transform E. coli BL21 (DE3) cells for robust recombinant protein expression. Due to a potential multimeric protein structure, a standard protein purification protocol from native cell lysate was inefficient, which was modified to increase recombinant protein yield. However, by adding denaturing conditions at intermediate purification steps caused hydrolysis of peptide bonds in the target proteins, presumably between proline and asparagine residues. As a result, N-terminal fragments connecting recombinant proteins to the stationary phase of chromatographic column were eluted and evaluated for linear epitope detection according to their molecular weights. In silico analysis data identified highly antigenic motifs within the polypeptides studied. Thus, strains of E. coli BL21(DE3) BpsOmp39 and E. coli BL21(DE3) BpsOmpА engineered by us produce cell surface proteins Omp38 and ОmpA/МotB derived from melioidosis pathogen, which can be useful for developing diagnostic test systems.
Возможность завоза в Российскую Федерацию экзотических инфекций, в том числе и мелиоидоза, лабораторно подтвержденные случаи которого регулярно регистрируются в неэндемичных регионах мира, обуславливает необходимость разработки и совершенствования методов их ускоренной диагностики. Наличие перекрестной реактивности между филогенетически близкими видами рода Burkholderia затрудняет диагностику мелиоидоза методами экспресс-анализа, предусматривающими применение препаратов на основе моноклональных антител к эпитопам экзополисахарида возбудителя. Исследования, направленные на поиск антигенов-мишеней для создания группо- и видоспецифических иммунодиагностических препаратов нового поколения, позволяющих выявлять Burkholderia pseudomallei, не теряют актуальности. Цель работы заключалась в клонировании полных кодирующих последовательностей дифференцирующих поверхностных биополимеров Burkholderia pseudomallei с последующей оптимизацией схемы очистки рекомбинантных антигенов. В результате сравнительного in silico исследования в качестве целевых биомолекул были выбраны обладающие высокой иммуногенностью протеины внешней мембраны B. pseudomallei Omp38 и OmpA/МotB. В ПЦР были получены необходимые для клонирования специфические ампликоны генов omp38 и ompA/motB, которые лигировали с линейным экспрессирующим вектором RIC-Ready pPAL7. Лигазной смесью трансформировали компетентные клетки E. coli C-Мах5α для накопления рекомбинантных плазмидных молекул, после чего их выделяли и вводили в E. сoli BL21(DE3) для высокоэффективной экспрессии рекомбинантных протеинов. По-видимому, из-за мультимерной организации белков стандартная процедура их очистки из нативного клеточного дезинтеграта оказалась неэффективной. Модификация методики очистки привела к повышению концентрации рекомбинантного белка в элюате. Однако ввиду привнесенных денатурирующих условий на промежуточных этапах очистки произошел гидролиз пептидных связей в молекулах целевых протеинов. Предполагаемым местом разрыва являлась ковалентная связь между аминокислотами пролин и аспарагин. В элюатах содержались N-концевые фрагменты, посредством которых рекомбинантные белки были связаны с неподвижной фазой хроматографической колонки. Аминокислотные последовательности N-концевых участков, соответствующих молекулярным массам элюированных пептидов, были оценены на предмет содержания линейных эпитопов. По результатам in silico анализа на исследуемых полипептидах было установлено присутствие ряда участков, обладающих выраженной антигенной активностью. Сконструированные штаммы E. coli BL21(DE3) BpsOmp39 и E. coli BL21(DE3) BpsOmpА являютя продуцентами поверхностных протеинов Omp38 и ОmpA/МotB возбудителя мелиоидоза, очищенные формы которых могут быть использованы в качестве основы разрабатываемых диагностических тест-систем.