Published October 4, 2021
| Version v1
Publication
Open
Oral Immunization With a Plant HSP90-SAG1 Fusion Protein Produced in Tobacco Elicits Strong Immune Responses and Reduces Cyst Number and Clinical Signs of Toxoplasmosis in Mice
Creators
- 1. National University of General San Martín
- 2. Instituto Tecnológico de Chascomús
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Plant 90kDa heat shock protein (HSP90) is a potent adjuvant that increases both humoral and cellular immune responses to diverse proteins and peptides. In this study, we explored whether Arabidopsis thaliana HSP90 (AtHsp81.2) can improve the immune effects of a Toxoplasma gondii surface antigen 1 (SAG1). We designed two constructs containing the sequence of mature antigen (SAG1 m ), from aa 77 to aa 322, and B- and T-cell antigenic epitope-containing SAG1 HC , from aa 221 to aa 319 fused to AtHsp81.2 sequence. When comparing the transient expression in Nicotiana tabacum X-27-8 leaves, which overexpress the suppressor helper component protease HC-Pro-tobacco etch virus (TEV), to that in N. benthamiana leaves, co-agroinfiltrated with the suppressor p19, optimal conditions included 6-week-old N. benthamiana plants, 7-day time to harvest, Agrobacterium tumefaciens cultures with an OD 600nm of 0.6 for binary vectors and LED lights. While AtHsp81.2-SAG1 m fusion protein was undetectable by Western blot in any of the evaluated conditions, AtHsp81.2–SAG1 HC was expressed as intact fusion protein, yielding up to 90μg/g of fresh weight. Besides, the AtHsp81.2–SAG1 HC mRNA was strongly expressed compared to the endogenous Nicotiana tabacum elongation factor-alpha (NtEFα) gene, whereas the AtHsp81.2–SAG1 m mRNA was almost undetectable. Finally, mice were orally immunized with AtHsp81.2–SAG1 HC -infiltrated fresh leaves (plAtHsp81.2–SAG1 HC group), recombinant AtHsp81.2–SAG1 HC purified from infiltrated leaves (rAtHsp81.2–SAG1 HC group), non-infiltrated fresh leaves (control group), or phosphate-buffered saline (PBS group). Serum samples from plAtHsp81.2–SAG1 HC -immunized mice had significantly higher levels of IgGt, IgG2a, and IgG2b anti-SAG1 HC antibodies than serum from rAtHsp81.2–SAG1 HC , control, and PBS groups. The number of cysts per brain in the plAtHsp81.2–SAG1 HC -immunized mice was significantly reduced, and the parasite load in brain tissue was also lower in this group compared with the remaining groups. In an immunoblot assay, plant-expressed AtHsp81.2-SAG1 HC was shown to react with antibodies present in sera from T. gondii -infected people. Therefore, the plant expression of a T. gondii antigen fused to the non-pathogenic adjuvant and carrier plant HSP90 as formulations against T. gondii can improve the vaccine efficacy, and plant extract can be directly used for vaccination without the need to purify the protein, making this platform a suitable and powerful biotechnological system for immunogenic antigen expression against toxoplasmosis.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
بروتين الصدمة الحرارية النباتي 90 كيلو دالتون (HSP90) هو مساعد قوي يزيد من الاستجابات المناعية الخلطية والخلوية للبروتينات والببتيدات المتنوعة. في هذه الدراسة، استكشفنا ما إذا كان بإمكان Arabidopsis thaliana HSP90 (AtHsp81.2) تحسين التأثيرات المناعية لمستضد سطح المقوسات الغوندية 1 (SAG1). لقد صممنا تركيبتين تحتويان على تسلسل المستضد الناضج (SAG1 m )، من aa 77 إلى aa 322، و B - و T - cell antigenic epitope - containing SAG1 HC ، من aa 221 إلى aa 319 تنصهر في تسلسل AtHsp81.2. عند مقارنة التعبير العابر في أوراق Nicotiana tabacum X -27-8، والذي يفرط في التعبير عن المكون المساعد للقمع protease HC - Pro - Tobacco etch virus (TEV)، مع ذلك الموجود في أوراق N. benthamiana، المتسللة بشكل مشترك مع القامع p19، تضمنت الظروف المثلى نباتات N. benthamiana التي يبلغ عمرها 6 أسابيع، ووقت 7 أيام للحصاد، ومزارع Agrobacterium tumefaciens مع OD 600nm من 0.6 للنواقل الثنائية وأضواء LED. في حين أن بروتين الانصهار AtHsp81.2-SAG1m كان غير قابل للكشف عن طريق البقعة الغربية في أي من الحالات التي تم تقييمها، تم التعبير عن AtHsp81.2-SAG1 HC كبروتين انصهار سليم، مما أدى إلى ما يصل إلى 90 ميكروغرام/غرام من الوزن الطازج. إلى جانب ذلك، تم التعبير بقوة عن AtHsp81.2-SAG1 HC mRNA مقارنة بجين عامل استطالة نيكوتيانا تاباكوم الداخلي المنشأ - ألفا (NtEFα)، في حين أن AtHsp81.2-SAG1 m m mRNA كان غير قابل للكشف تقريبًا. أخيرًا، تم تحصين الفئران عن طريق الفم بأوراق AtHsp81.2-SAG1 HC الطازجة المتسللة (plAtHsp81.2-SAG1 HC group)، أو AtHsp81.2-SAG1 HC المؤتلف المنقى من الأوراق المتسللة (rAtHsp81.2-SAG1 HC group)، أو الأوراق الطازجة غير المتسللة (المجموعة الضابطة)، أو المحلول الملحي المخزن بالفوسفات (مجموعة PBS). تحتوي عينات المصل من plAtHsp81.2–SAG1 HC - الفئران المحصنة على مستويات أعلى بكثير من الأجسام المضادة لـ IgGt و IgG2a و IgG2b المضادة لـ SAG1 HC من مصل rAtHsp81.2-SAG1 HC ، ومجموعات التحكم، و PBS. انخفض عدد الخراجات لكل دماغ في الفئران المحصنة ضد plAtHsp81.2-SAG1 HC بشكل كبير، وكان الحمل الطفيلي في أنسجة الدماغ أقل أيضًا في هذه المجموعة مقارنة بالمجموعات المتبقية. في فحص اللطخة المناعية، تبين أن AtHsp81.2-SAG1 HC المعبر عنه نباتيًا يتفاعل مع الأجسام المضادة الموجودة في الأمصال من الأشخاص المصابين بالعدوى T. gondii. لذلك، فإن التعبير النباتي لمستضد T. gondii المندمج مع المادة المساعدة غير المسببة للأمراض والنبات الناقل HSP90 كتركيبات ضد T. gondii يمكن أن يحسن فعالية اللقاح، ويمكن استخدام المستخلص النباتي مباشرة للتطعيم دون الحاجة إلى تنقية البروتين، مما يجعل هذه المنصة نظامًا بيولوجيًا مناسبًا وقويًا لتعبير المستضد المناعي ضد داء المقوسات.Translated Description (French)
La protéine de choc thermique de 90 kDa de la plante (HSP90) est un puissant adjuvant qui augmente les réponses immunitaires humorales et cellulaires à diverses protéines et peptides. Dans cette étude, nous avons exploré si Arabidopsis thaliana HSP90 (AtHsp81.2) peut améliorer les effets immunitaires d'un antigène de surface 1 de Toxoplasma gondii (SAG1). Nous avons conçu deux constructions contenant la séquence de l'antigène mature (SAG1 m ), de aa 77 à aa 322, et la séquence SAG1 HC contenant l'épitope antigénique des cellules B et T, de aa 221 à aa 319 fusionnée à la séquence AtHsp81.2. Lorsque l'on compare l'expression transitoire dans les feuilles de Nicotiana tabacum X-27-8, qui surexpriment le composant auxiliaire suppresseur protéase HC-Pro-tobacco etch virus (TEV), à celle dans les feuilles de N. benthamiana, co-agroinfiltrées avec le suppresseur p19, les conditions optimales comprenaient des plantes de N. benthamiana âgées de 6 semaines, un temps de récolte de 7 jours, des cultures d'Agrobacterium tumefaciens avec une DO de 600 nm de 0,6 pour les vecteurs binaires et les lumières LED. Alors que la protéine de fusion AtHsp81.2-SAG1 m était indétectable par Western blot dans l'une des conditions évaluées, AtHsp81.2–SAG1 HC était exprimée en protéine de fusion intacte, donnant jusqu'à 90 μg/g de poids frais. En outre, l'ARNm AtHsp81.2-SAG1 HC était fortement exprimé par rapport au gène endogène du facteur d'élongation alpha de Nicotiana tabacum (NtEFα), alors que l'ARNm AtHsp81.2-SAG1 m était presque indétectable. Enfin, des souris ont été immunisées par voie orale avec des feuilles fraîches infiltrées AtHsp81.2-SAG1 HC (groupe plAtHsp81.2-SAG1 HC), des feuilles fraîches non infiltrées AtHsp81.2-SAG1 HC recombinantes purifiées à partir de feuilles infiltrées (groupe rAtHsp81.2-SAG1 HC), des feuilles fraîches non infiltrées (groupe témoin) ou une solution saline tamponnée au phosphate (groupe PBS). Les échantillons de sérum de souris immunisées contre plAtHsp81.2-SAG1 HC présentaient des taux significativement plus élevés d'anticorps IgGt, IgG2a et IgG2b anti-SAG1 HC que le sérum des groupes rAtHsp81.2-SAG1 HC , contrôle et PBS. Le nombre de kystes par cerveau chez les souris immunisées contre plAtHsp81.2-SAG1 HC était significativement réduit, et la charge parasitaire dans le tissu cérébral était également plus faible dans ce groupe par rapport aux autres groupes. Dans un test immunoblot, il a été démontré que l'AtHsp81.2-SAG1 HC exprimé par la plante réagissait avec les anticorps présents dans le sérum des personnes infectées par T. gondii. Par conséquent, l'expression végétale d'un antigène de T. gondii fusionné à l'adjuvant non pathogène et à la plante porteuse HSP90 sous forme de formulations contre T. gondii peut améliorer l'efficacité du vaccin, et l'extrait de plante peut être directement utilisé pour la vaccination sans avoir besoin de purifier la protéine, ce qui fait de cette plate-forme un système biotechnologique approprié et puissant pour l'expression d'antigènes immunogènes contre la toxoplasmose.Translated Description (Spanish)
La proteína de choque térmico vegetal de 90 kDa (Hsp90) es un potente adyuvante que aumenta las respuestas inmunitarias tanto humorales como celulares a diversas proteínas y péptidos. En este estudio, exploramos si Arabidopsis thaliana Hsp90 (AtHsp81.2) puede mejorar los efectos inmunitarios de un antígeno de superficie 1 de Toxoplasma gondii (SAG1). Diseñamos dos construcciones que contienen la secuencia del antígeno maduro (SAG1 m ), desde el aa 77 hasta el aa 322, y SAG1 HC que contiene epítopos antigénicos de células B y T, desde el aa 221 hasta el aa 319 fusionados a la secuencia AtHsp81.2. Al comparar la expresión transitoria en las hojas de Nicotiana tabacum X-27-8, que sobreexpresan el componente auxiliar supresor proteasa HC-Pro-tobacco etch virus (TEV), con la de las hojas de N. benthamiana, coagroinfiltradas con el supresor p19, las condiciones óptimas incluyeron plantas de N. benthamiana de 6 semanas de edad, tiempo de cosecha de 7 días, cultivos de Agrobacterium tumefaciens con una DO de 600 nm de 0,6 para vectores binarios y luces LED. Mientras que la proteína de fusión AtHsp81.2-SAG1 m era indetectable por transferencia Western en cualquiera de las condiciones evaluadas, AtHsp81.2-SAG1 HC se expresó como proteína de fusión intacta, produciendo hasta 90 μg/g de peso fresco. Además, el ARNm de AtHsp81.2-SAG1 HC se expresó fuertemente en comparación con el gen endógeno del factor de elongación alfa de Nicotiana tabacum (NtEFα), mientras que el ARNm de AtHsp81.2-SAG1 m fue casi indetectable. Finalmente, los ratones se inmunizaron por vía oral con hojas frescas infiltradas con AtHsp81.2-SAG1 HC (grupo plAtHsp81.2-SAG1 HC), AtHsp81.2-SAG1 HC recombinante purificado a partir de hojas infiltradas (grupo rAtHsp81.2-SAG1 HC), hojas frescas no infiltradas (grupo de control) o solución salina tamponada con fosfato (grupo PBS). Las muestras de suero de ratones inmunizados con plAtHsp81.2-SAG1 HC tuvieron niveles significativamente más altos de anticuerpos IgGt, IgG2a e IgG2b anti-SAG1 HC que el suero de los grupos de rAtHsp81.2-SAG1 HC , control y PBS. El número de quistes por cerebro en los ratones inmunizados con plAtHsp81.2-SAG1 HC se redujo significativamente, y la carga de parásitos en el tejido cerebral también fue menor en este grupo en comparación con los grupos restantes. En un ensayo de inmunotransferencia, se demostró que AtHsp81.2-SAG1 HC expresado en plantas reacciona con anticuerpos presentes en sueros de personas infectadas por T. gondii. Por lo tanto, la expresión vegetal de un antígeno de T. gondii fusionado con el adyuvante no patógeno y la planta portadora Hsp90 como formulaciones contra T. gondii puede mejorar la eficacia de la vacuna, y el extracto vegetal se puede usar directamente para la vacunación sin la necesidad de purificar la proteína, haciendo de esta plataforma un sistema biotecnológico adecuado y poderoso para la expresión inmunogénica del antígeno contra la toxoplasmosis.Files
pdf.pdf
Files
(4.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:0c4b72b7e7e500e80a27d040dacb1a92
|
4.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحصين عن طريق الفم باستخدام بروتين الانصهار HSP90 - SAG1 النباتي المنتج في التبغ يثير استجابات مناعية قوية ويقلل من عدد الكيسات والعلامات السريرية لداء المقوسات في الفئران
- Translated title (French)
- L'immunisation orale avec une protéine de fusion HSP90-SAG1 végétale produite dans le tabac provoque de fortes réponses immunitaires et réduit le nombre de kystes et les signes cliniques de toxoplasmose chez la souris
- Translated title (Spanish)
- La inmunización oral con una proteína de fusión de la planta HSP90-SAG1 producida en el tabaco provoca fuertes respuestas inmunitarias y reduce el número de quistes y los signos clínicos de toxoplasmosis en ratones
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3204739207
- DOI
- 10.3389/fpls.2021.726910
References
- https://openalex.org/W1537498478
- https://openalex.org/W1540006
- https://openalex.org/W1545371216
- https://openalex.org/W1554084772
- https://openalex.org/W1580317357
- https://openalex.org/W1604363681
- https://openalex.org/W1889288769
- https://openalex.org/W1921003950
- https://openalex.org/W1964458196
- https://openalex.org/W1969813979
- https://openalex.org/W1974002584
- https://openalex.org/W1979492960
- https://openalex.org/W1979965542
- https://openalex.org/W1980707718
- https://openalex.org/W1988533351
- https://openalex.org/W1992469964
- https://openalex.org/W1992933237
- https://openalex.org/W1992961087
- https://openalex.org/W1993434169
- https://openalex.org/W1993715971
- https://openalex.org/W1995354507
- https://openalex.org/W2001015172
- https://openalex.org/W2005006723
- https://openalex.org/W2006026833
- https://openalex.org/W2006751824
- https://openalex.org/W2009087758
- https://openalex.org/W2016226371
- https://openalex.org/W2018913544
- https://openalex.org/W2026273254
- https://openalex.org/W2033008901
- https://openalex.org/W2033838874
- https://openalex.org/W2036306599
- https://openalex.org/W2037760095
- https://openalex.org/W2037875180
- https://openalex.org/W2038008535
- https://openalex.org/W2038009600
- https://openalex.org/W2038899957
- https://openalex.org/W2041647537
- https://openalex.org/W2051073561
- https://openalex.org/W2051669323
- https://openalex.org/W2054228154
- https://openalex.org/W2054582380
- https://openalex.org/W2055632313
- https://openalex.org/W2057305121
- https://openalex.org/W2060037459
- https://openalex.org/W2063873253
- https://openalex.org/W2064742122
- https://openalex.org/W2070009122
- https://openalex.org/W2071940916
- https://openalex.org/W2072351777
- https://openalex.org/W2072451494
- https://openalex.org/W2073023385
- https://openalex.org/W2078644687
- https://openalex.org/W2088354594
- https://openalex.org/W2095912397
- https://openalex.org/W2097939470
- https://openalex.org/W2098283089
- https://openalex.org/W2107002137
- https://openalex.org/W2107410272
- https://openalex.org/W2108365763
- https://openalex.org/W2108562728
- https://openalex.org/W2108733083
- https://openalex.org/W2109480257
- https://openalex.org/W2110054262
- https://openalex.org/W2110443324
- https://openalex.org/W2111492898
- https://openalex.org/W2112218356
- https://openalex.org/W2112672091
- https://openalex.org/W2112943563
- https://openalex.org/W2113269995
- https://openalex.org/W2119063754
- https://openalex.org/W2125697196
- https://openalex.org/W2126377546
- https://openalex.org/W2133261415
- https://openalex.org/W2136443727
- https://openalex.org/W2138614218
- https://openalex.org/W2142297287
- https://openalex.org/W2142713800
- https://openalex.org/W2144887013
- https://openalex.org/W2148010789
- https://openalex.org/W2151917269
- https://openalex.org/W2159872190
- https://openalex.org/W2161100222
- https://openalex.org/W2163274925
- https://openalex.org/W2163634707
- https://openalex.org/W2164412635
- https://openalex.org/W2167290062
- https://openalex.org/W2167634320
- https://openalex.org/W2168355716
- https://openalex.org/W2169867697
- https://openalex.org/W2172044818
- https://openalex.org/W2173164918
- https://openalex.org/W2175099642
- https://openalex.org/W2176043983
- https://openalex.org/W2177365876
- https://openalex.org/W2189310977
- https://openalex.org/W2274836347
- https://openalex.org/W2298994197
- https://openalex.org/W2299094626
- https://openalex.org/W2305703339
- https://openalex.org/W2323155798
- https://openalex.org/W2325701960
- https://openalex.org/W2338132964
- https://openalex.org/W2343874132
- https://openalex.org/W2592116807
- https://openalex.org/W2593887361
- https://openalex.org/W2766666963
- https://openalex.org/W2797795421
- https://openalex.org/W2807265233
- https://openalex.org/W2888279838
- https://openalex.org/W2908583168
- https://openalex.org/W2922796177
- https://openalex.org/W2945748791
- https://openalex.org/W2951846796
- https://openalex.org/W2957557453
- https://openalex.org/W2963673177
- https://openalex.org/W2973415184
- https://openalex.org/W2982238333
- https://openalex.org/W2998776848
- https://openalex.org/W2999626969
- https://openalex.org/W3017045680
- https://openalex.org/W3041852211
- https://openalex.org/W3124748059
- https://openalex.org/W3136257497
- https://openalex.org/W3196420117
- https://openalex.org/W88216339