迷人的抗体相互作用为疟疾疫苗设计提供见解

科学家研究人类的免疫系统如何防范疟疾已经发现了一种罕见的现象:抗体一起绑定到一个脆弱的寄生虫。

这项新的研究,发表在科学的进步显示,抗体一起工作可能导致寄生虫的细胞表面蛋白质锁定成螺旋构象,像一个螺旋,阻止寄生虫在人类宿主开始它的生命周期,因此,防止感染。

“第一映像非常显著,给我们首先深入了解扩展表面肽可能是公认的,”安德鲁·沃德说,斯克利普斯研究所的博士教授,这项研究的通讯作者。“CryoEM特别适合解决这一结构和解决其他类似的打开了门。使一个有效的疫苗,我们需要了解正确的模式识别的一般灵活肽抗体。”

这项研究是国际努力的一部分改进最先进的疟疾疫苗,称为RTS, S,已在临床试验中。候选疫苗目前大约25到50%有效根据疫苗的方案,但仍有成千上万的人每年死于疟疾,研究人员正在想办法重新设计或用疫苗。

要做到这一点,科学家们在校园加州斯克里普斯研究正在调查时人体产生的抗体的RTS, S疫苗。他们特别感兴趣的抗体结合在它的生命周期早期疟疾寄生虫和防止感染,是否这些抗体模拟自然感染产生的。

“如果你可以阻止人类的第一阶段,可以阻止寄生虫的整个生命周期,”乔纳森·托雷斯说,斯克里普斯研究所的研究助理和co-first研究》一书的作者。

这些保护性抗体绑定到疟疾的环子孢子蛋白,最丰富的蛋白质表面的寄生虫,但没有人能够得到一个清晰的看他们怎么做。理解这些抗体如何完成他们的工作有助于指导设计的疟疾疫苗引发相同的抗体反应。这种技术被称为理性的疫苗设计。

使用一个名为低温电子显微镜的成像技术(EM),科学家们得到了第一个抗体绑定到环子孢子蛋白的图像。研究co-first作者大卫Oyen博士,斯克里普斯研究所的一名研究助理说,他惊讶于低温电子显微镜结构揭示了什么。

蛋白质的形状总是很难画,因为大型低的地区中心的许多四个氨基酸组成的蛋白质重复,给蛋白质的软盘,灵活的形状。Oyen认为抗体绑定到这个地区“像珠链”。

相反,低温电子显微镜结构显示重复区域的环子孢子蛋白锁在一个螺旋结构,有11个抗体片段(Fab311)从他们的结合位点中伸了出来,由两个重复,以及辐射无意中从细长螺旋。

更令人吃惊的是,螺旋的稳定性由抗体之间的联系的。武器”就好像他们联系在一起,形成更强的复杂,“Oyen说。据科学家们意识到,这是第一次的重复区域的三维结构环子孢子蛋白已经阐明,由于稳定inter-antibody联系人。“只是因为这种蛋白质上的多个序列重复这些inter-antibody联系人是可能的,”Oyen说。

“这个结构非常的四个氨基酸重复序列本身已经实验发现许多年前形成beta-turn和多个重复预测螺旋式结构,但这种结构非常不同于那些,因为它是一个非常宽,非常细长螺旋像大旋转楼梯,”伊恩·威尔逊说DPhil,汉森的结构生物学教授斯克里普斯研究部门的主席综合结构和计算生物学和共同通讯作者。

环子孢子蛋白的抗体显示在这项研究只是一个很多的团队计划与低温电子显微镜图像。他们希望比较结构保护性抗体是否共享任何功能。一些可能inter-antibody接触,可能不会。

“我们希望尽可能好的疟疾疫苗,”Oyen说。”,我们希望我们可以使用这些低温电子显微镜的结构来设计新的或改进的候选疫苗”。

这篇文章被转载材料所提供的斯克里普斯研究。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

Oyen D。托雷斯,j·L。科特雷尔,c。王,c R。威尔逊,i。&病房,a b (2018)。低温电子显微镜的结构与疫苗诱导恶性疟原虫环子孢子蛋白抗体是由不良变异稳定inter-Fab联系人。科学的进步,4(10)。doi: 10.1126 / sciadv.aau8529