Preview

Инфекция и иммунитет

Расширенный поиск

Биоинформационный анализ возможной причины перекрёстного взаимодействия антител с антигенами, принадлежащими к разным патогенным типам вируса папилломы человека

  А. С. Столбиков, Р. К. Саляев, Н. И. Рекославская

Саляев Рюрик Константинович доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, советник РАН 

Pекославская Наталья Игоревна доктор биологических наук, главный научный сотрудник

https://doi.org/10.15789/2220-7619-TBA-1263

Полный текст:

Аннотация

Резюме

Вирус папилломы человека (ВПЧ) относится к группе чрезвычайно распространенных вирусных инфекций, передающихся преимущественно половым путем. Вирус папилломы человека вызывает рак шейки матки, который является четвертой по распространенности формой рака у женщин. В 2012 году было зафиксировано 266 тыс. смертей и 528 тыс. новых случаев. На сегодняшний день в мире созданы три профилактические вакцины против ВПЧ – двухвалентная “Церварикс”, четырехвалентная “Гардасил” и девятивалентная “Гардасил-9”. В процессе научного исследования этих вакцин выяснилось, что они способны индуцировать выработку антител к типам ВПЧ, антигенные белки которых не содержатся в составе вакцинного препарата. Причины такого перекрёстное взаимодействие антител с антигенами, принадлежащими к разным патогенным типам ВПЧ, не определены.

Данная работа посвящена попытке с помощью биоинформационных методов найти вероятное объяснение перекрестного взаимодействия между антителами одних типов вирусов и антигенами других. Это даст возможность в будущем оптимизировать процесс создания кандидатных вакцин и получать более эффективные поливалентные иммунобиологические препараты против ВПЧ.

В исследование нами использованы аминокислотные последовательности белка L1 оболочки вирусов ВПЧ 4-х наиболее онкогенных типов (16, 18, 31, 45). Последовательности были извлечены из международной базы данных NCBI (National Center for Biotechnology Information) и выровнены в программе “Clustal Omega” и в редакторе “BioEdit”. Поиск и анализ потенциальных антигенных детерминант мы проводили с помощью программ: “BepiPred-2.0: Sequential B-Cell Epitope Predictor”, “DiscoTope 2.0 Server”, “SYFPEITHI”.

Результаты биоинформационного исследования выявили значительный потенциал перекрёстного взаимодействия антител с антигенами, принадлежащими к патогенным типам ВПЧ 16, 18, 31, 45 за счет сходства антигенных детерминант. Были обнаружены общие линейные детерминанты для Т-клеток и В-клеток у всех 4-х типов вирусных белков L1. Также обнаружены сходные трехмерные антигенные детерминанты для В-клеток у ВПЧ16 L1 и ВПЧ18 L1.

Антигенные детерминанты ВПЧ16 L1 и ВПЧ31 L1 более близки друг другу. Сходство наблюдается между ВПЧ18 L1 и ВПЧ45 L1. Поэтому при иммунизации ВПЧ16 L1 стоит ожидать более выраженного перекрёстного взаимодействия антител с антигенами ВПЧ31 L1 и умеренного с ВПЧ18 L1 и ВПЧ45 L1. Напротив, при иммунизации ВПЧ18 L1 возможно активное перекрёстное взаимодействие антител с антигенами ВПЧ45 L1 и менее выраженное с ВПЧ16 L1 и ВПЧ31 L1.

 

Об авторах

А. С. Столбиков
Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 132 Иркутский государственный университет, Иркутск, 664003, Иркутск, ул. Маркса
Россия
С.н.с. лаборатории физиологии растительной клетки СИФИБР СО РАН


Р. К. Саляев
Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 132


Н. И. Рекославская
Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 132 Иркутский научный центр Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 134


Список литературы

1. Список литературы

2. Kostin A. A., Starinskiy V. V., Samsonov Y. V., Asratov A. T. The analysis of statistical data on malignant neoplasms associated with human papillomavirus // Research'n Practical Medicine Journal 2016. V. 3. № 1. P. 66-78.

3. Bosch F. X., Broker Th., Forman D., Moscicki A. B., Gillison M. L., Doorbar J., et al. Comprehensive control of human papillomavirus infections and related diseases // Vaccine. 2013. V. 31 Suppl. 7: H1–H31.

4. McLaughlin-Drubin M. E., Münger K. Oncogenic Activities of Human Papillomaviruses // Virus Res. 2009. V. 143(2). P. 195–208.

5. Myers E. R, McCrory D. C, Nanda K, Bastian L, Matchar D. B. Mathematical model for the natural history of human papillomavirus infection and cervical carcinogenesis // Am. J. Epidemiol. 2000. V. 151(12). P. 1158–1171.

6. Toft L., Tolstrup M., Müller M., Sehr P., Bonde J., Storgaard M., Ɵstergaard L., Sɵgaard O. S. Comparison of the immunogenicity of Cervarix® and Gardasil® human papillomavirus vaccines for oncogenic non-vaccine serotypes HPV-31, HPV-33, and HPV-45 in HIV-infected adults // Human Vaccines & Immunotherapeutics. 2014. V. 10:5. P. 1147–1154.

7. Bisset S. L., Draper E., Myers R. E., Godi A., Bedrows S. Cross-neutralizing antibodies elicited by the Cervarix® human papillomavirus vaccine display a range of Alpha-9 inter-type specificities // Vaccine. 2014. V. 32. № 10. P. 1139–1146.

8. Nakagawa M., Greenfield W., Moerman-Herzog A., Coleman H. M. Cross-Reactivity, Epitope Spreading, and De Novo Immune Stimulation Are Possible Mechanisms of Cross-Protection of Nonvaccine Human Papillomavirus (HPV) Types in Recipients of HPV Therapeutic Vaccines // Clinical and Vaccine Immunol. 2015. V. 22. № 7. P. 679–687.

9. Kemp T. J., Hildesheim A., Safaeian M., Dauner J. G., Pan Y., Porras C., Schiller J. T., Lowy D. R., Herrero R., Pinto L. A. HPV16/18 L1 VLP Vaccine Induces Cross-Neutralizing Antibodies that May Mediate Cross-Protection // Vaccine. 2011. V. 29(11). P. 2011–2014.

10. Scherpenisse M., Schepp R. M., Mollers M., Meijer C. J.L.M., Berbers G. A.M. Characteristics of HPV-Specific Antibody Responses Induced by Infection and Vaccination: Cross-Reactivity, Neutralizing Activity, Avidity and IgG Subclasses // PLoS ONE. 2013. V. 8. № 9. e74797.

11. Brown D. R., Kjaer S. K., Sigurdsson K., Iversen O.-E., Hernandes-Avila M., et al. The impact of quadrivalent human papillomavirus (HPV; types 6, 11, 16, and 18) L1 virus-like particle vaccine on infection and disease due to oncogenic nonvaccine HPV types in generally HPV-naive women aged 16-26 years. // J. Infect. Dis. 2009. V. 199. № 7. P. 926–935.

12. Salyaev R.K., Rekoslavskaya N.I., Stolbikov A.S. Cross-Reactivity of Antigens and Antibodies Belonging to Different Pathogenic Types of Human Papillomaviruses // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2017. Vol. 477. No. 3. P. 371–375.

13. Li Z, Song S, He M, Wang D, Shi J, Liu X, Li Y, Chi X, Wei S, Yang Y, Wang Z, Li J, Qian H, Yu H, Zheng Q, Yan X, Zhao Q, Zhang J, Gu Y, Li S, Xia N. Rational design of a triple-type human papillomavirus vaccine by compromising viral-type specificity // Nat. Commun. 2018 Dec 18. Vol. 9. Article number:5360.

14. Shen Z. T., Nguyen T. T., Daniels K. A., Welsch R. M., Stern L. J. Disparate Epitopes Mediating Protective Heterologous Immunity to Unrelated Viruses Share pMHC Structural Features Recognized By Cross-reactive T cells // J. Immunol. 2013. V. 191. № 10.

15. Salyaev R.K., Rekoslavskaya N.I., Stolbikov A. S., Tretyakova A.V. Using the Omega Leader Sequence of Tobacco Mosaic Virus to Transform Tomato Fruits with the Papillomavirus hpv16 L1 Gene to Enhance Production of the Antigenic Protein HPV16 L1 // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2016. V. 468. – № 1. – P. 187-189.

16. Salyaev R.K., Rekoslavskaya N.I., Tretyakova A.V. The Study of Immunogenicity оf the Antigenic Protein оf High Risk Oncogenic Type оf the Human Papillomavirus HPV16 L1 Produced in the Plant Expression System on the Base of Transgenic Tomato // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2017. – V. 474. – № 1. – P. 186-188.

17. Modis Y., Trus B. L., Harrison S. C. Atomic model of the papillomavirus capsid // The EMBO Journal. 2002.V. 21. N. 18 P. 4754-4762.

18. Chen X.S., Garcea R.L., Goldberg I., Casini G., Harrison S.C. Structure of small virus-like particles assembled from the L1 protein of human papillomavirus 16 // Mol Cell. 2000. V. 5(3). P. 557-567.

19. Bishop B., Dasgupta J., Klein M., Garcea R. L., Christensen N. D., Zhao R., Chen X. S. Crystal structures of four types of human papillomavirus L1 capsid proteins: understanding the specificity of neutralizing monoclonal antibodies // J.Biol.Chem. 2007. V. 282. P. 31803-31811.

20. Christensen N. D., Dillner J., Eklund C., Carter J. J., Wipf G. C., Reed C. A., Cladel N. M., Galloway D. A. Surface Conformational and Linear Epitopes on HPV-16 and HPV-18 L1 Virus-like Particles as Defined by Monoclonal Antibodies // VIROLOGY. 1996. V.223. P. 174–184.

21. Combita A. L., Touzé A., Bousarghin L., Christensen N. D., Coursaget P. Identification of Two Cross-Neutralizing Linear Epitopes within the L1 Major Capsid Protein of Human Papillomaviruses // JOURNAL OF VIROLOGY. 2002. V. 76(13). P. 6480–6486.

22. Zvereva V.V., Boychenko М.N. Medical microbiology, virology and immunology // Moscow. GEOTAR-Media. V. 1. 2010. 448 p.

23. Namvar A, Bolhassani A, Javadi G, Noormohammadi Z. In silico/In vivo analysis of high-risk papillomavirus L1 and L2 conserved sequences for development of cross-subtype prophylactic vaccine // Sci Rep. 2019 Oct 23. V. 9(1). Article number:15225.


Дополнительные файлы

1. Биоинформационный анализ возможной причины перекрёстного взаимодействия антител с антигенами, принадлежащими к разным патогенным типам вируса папилломы человека
Тема Антигенные детерминанты, В-клетки, ВПЧ16 L1, ВПЧ18 L1, ВПЧ31 L1, ВПЧ45
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (34KB)    
Метаданные
2. Титульный лист
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (16KB)    
Метаданные
3. Резюме
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (34KB)    
Метаданные
4. рисунок 1
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (352KB)    
Метаданные
5. рисунок 2
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (279KB)    
Метаданные
6. рисунок 3
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (346KB)    
Метаданные
7. рисунок 4
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (339KB)    
Метаданные
8. Рисунок 5
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (463KB)    
Метаданные
9. Рисунок 6
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (494KB)    
Метаданные
10. Рисунок 7
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (357KB)    
Метаданные
11. Рисунок 8
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (313KB)    
Метаданные
12. Рисунок 9
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (230KB)    
Метаданные
13. Рисунок 10
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (240KB)    
Метаданные
14. Рисунок 11
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (255KB)    
Метаданные
15. Рисунок 12
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (101KB)    
Метаданные
16. Рисунок 13
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (44KB)    
Метаданные
17. Список литературы (согласно требованиям журнала)
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (30KB)    
Метаданные
18. Подписи авторов
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Метаданные
19. Английский вариант резюме
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (31KB)    
Метаданные
20. Подписи к рисункам
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (35KB)    
Метаданные
21. Метаданные
Тема
Тип Прочее
Скачать (12KB)    
Метаданные
22. Резюме
Тема
Тип Прочее
Скачать (34KB)    
Метаданные
23. Резюме (английский вариант)
Тема
Тип Прочее
Скачать (32KB)    
Метаданные
24. Титульный лист
Тема
Тип Прочее
Скачать (16KB)    
Метаданные
25. список литературы
Тема
Тип Прочее
Скачать (31KB)    
Метаданные
26. подписи авторов
Тема
Тип Прочее
Метаданные
27. рисунок 1
Тема
Тип Прочее
Скачать (737KB)    
Метаданные
28. рисунок 2
Тема
Тип Прочее
Скачать (2MB)    
Метаданные
29. рисунок 3
Тема
Тип Прочее
Скачать (626KB)    
Метаданные
30. рисунок 4
Тема
Тип Прочее
Скачать (788KB)    
Метаданные
31. Рисунок 5
Тема
Тип Прочее
Скачать (717KB)    
Метаданные
32. рисунок 6
Тема
Тип Прочее
Скачать (782KB)    
Метаданные
33. рисунок 7
Тема
Тип Прочее
Скачать (672KB)    
Метаданные
34. рисунок 8
Тема
Тип Прочее
Скачать (681KB)    
Метаданные
35. рисунок 9
Тема
Тип Прочее
Скачать (1MB)    
Метаданные
36. рисунок 10
Тема
Тип Прочее
Скачать (1MB)    
Метаданные
37. рисунок 11
Тема
Тип Прочее
Скачать (1MB)    
Метаданные
38. рисунок 12
Тема
Тип Прочее
Скачать (804KB)    
Метаданные
39. рисунок 13
Тема
Тип Прочее
Скачать (1MB)    
Метаданные
40. Текст статьи (редактированный)
Тема
Тип Прочее
Скачать (6MB)    
Метаданные
41. Подписи к рисункам на английском языке
Тема
Тип Прочее
Скачать (11KB)    
Метаданные
42. Текст статьи с английским вариантом подписей рисунков
Тема
Тип Прочее
Скачать (160KB)    
Метаданные
43. Подписи к рисункам на английском языке (ред)
Тема
Тип Прочее
Скачать (11KB)    
Метаданные
44. Текст статьи с английским вариантом подписей рисунков (ред)
Тема
Тип Прочее
Скачать (161KB)    
Метаданные
45. Неозаглавлен
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (9MB)    
Метаданные
46. Издательство
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (9MB)    
Метаданные

Для цитирования:


Столбиков А.С., Саляев Р.К., Рекославская Н.И. Биоинформационный анализ возможной причины перекрёстного взаимодействия антител с антигенами, принадлежащими к разным патогенным типам вируса папилломы человека. Инфекция и иммунитет. 2020;. https://doi.org/10.15789/2220-7619-TBA-1263

For citation:


Stolbikov A., Salyaev R., Rekoslavskaya N. BIOINFORMATICS ANALYSIS OF PUTATIVE CAUSES FOR СROSS-REACTIVE ANTIBODIES INTERACTING WITH ANTIGENS DERIVED FROM VARIOUS PATHOGENIC HUMAN PAPILLOMAVIRUSES. Russian Journal of Infection and Immunity. 2020;. (In Russ.) https://doi.org/10.15789/2220-7619-TBA-1263

Просмотров: 85


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-7619 (Print)
ISSN 2313-7398 (Online)