Вопросы вирусологии. 2020; 65: 103-112
In silico идентификация B- и T-клеточных эпитопов белка CD2v вируса африканской чумы свиней (African swine fever virus, Asfivirus, Asfarviridae)
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-103-112Аннотация
Ведение. Вирус африканской чумы свиней (АЧС) - крупный ДНК-вирус, единственный представитель семейства Asfarviridae. Распространение вируса АЧС на территории РФ, стран Восточной Европы и Китая свидетельствует о неэффективности существующих способов борьбы с заболеванием и стимулирует исследования, направленные на создание вакцин. Одним из значимых антигенов, необходимых для формирования иммунной защиты против АЧС, является серотипспецифический вирусный белок CD2v.
Цель работы - идентификация B- и T-клеточных эпитопов в белке CD2v вируса АЧС с использованием методов in silico прогнозирования.
Материал и методы. Первичную последовательность белка CD2v вируса АЧС штамма Georgia 2007/1 анализировали с помощью программ BCPred, DiscoTop, NetCTLpan, VaxiJen, PVS и Epitope Conservancy Analysis.
Результаты. На основании проведённого комплексного многопараметрического анализа определены четыре B-клеточных иммуногенных эпитопa в секреторной области белка. Анализ секреторной области белка CD2v вируса АЧС в программе NetCTLpan позволил выявить пять T-клеточных эпитопов с 32-й по 197-ю позицию аминокислот, имеющих перекрёстное связывание с 1-й по 13-ю аллель главного комплекса гистосовместимости I класса свиньи.
Обсуждение. В данном исследовании представлены результаты использования методов прогнозирования in silico для выявления B- и Т-клеточных эпитопов белка CD2v вируса АЧС. Результаты анализа свидетельствуют о кластерном распределении эпитопов в белке CD2v. Наибольший интерес для дальнейшего использования в качестве компонента рекомбинантной полиэпитопной вакцины против АЧС представляет растворимая область белка CD2v с 17-й по 204-ю аминокислоту, содержащая В- и Т-клеточные эпитопы.
Заключение. Идентифицированы B- и T-клеточные эпитопы в секреторной области белка CD2v (с 17-й по 204-ю позицию аминокислот) вируса АЧС с помощью in silico программ. Анализ консервативности B- и T-клеточных эпитопов позволил сформировать карту распределения иммунных эпитопов в последовательности белка CD2v.
Список литературы
1. Середа А.Д. Белки вируса африканской чумы свиней. Научный журнал КубГАУ. 2012; 3(77): 1-12. Available at: http://ej.kubagro.ru/2012/03/pdf/35.pdf
2. Gogin A., Gerasimov V., Malogolovkin A., Kolbasov D. African swine fever in the North Caucasus region and the Russian Federation in years 2007-2012. Virus Res. 2013; 173(1): 198-203. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.12.007
3. Barderas M.G., Rodriguez F., Gomez-Puertas P., Aviles M., Beitia F., Alonso C., et al. Antigenic and immunogenic properties of a chimera of two immunodominant African swine fever virus proteins. Arch. Virol. 2001; 146(9): 1681-91. DOI: http://doi.org/10.1007/s007050170056
4. Власова Н.Н. Перспективы использования методов молекулярной иммунологии и генной инженерии в системе мер по борьбе с африканской чумой свиней (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2012; 47(4): 22-30.
5. Han T., Marasco W.A. Structural basis of influenza virus neutralization. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2011; 1217: 178-90. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2010.05829.x
6. Zsak L., Onisk D.V., Afonso C.L., Rock D.L. Virulent African swine fever virus isolates are neutralized by swine immune serum and by monoclonal antibodies recognizing a 72-Kda viral protein. Virology. 1993; 196(2): 596-602. DOI: http://doi.org/10.1006/viro.1993.1515
7. Escribano J.M., Galindo I., Alonso C. Antibody-mediated neutralization of African swine fever virus: Myths and facts. Virus Res. 2013; 173(1): 101-9. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.10.012
8. Neilan J.G., Zsak L., Lu Z., Burrage T.G., Kutish G.F., Rock D.L. Neutralizing antibodies to African swine fever virus proteins p30, p54, and p72 are not sufficient for antibody-mediated protection. Virology. 2004; 319(2): 337-442. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virol.2003.11.011
9. Thomson S.A., Elliott S.L., Sherritt M.A., Sproat K.W., Coupar B.E., Scalzo A.A., et al. Recombinant polyepitope vaccines for the delivery of multiple CD8 cytotoxic T cell epitopes. J. Immunol. 1996; 157(2): 822-6.
10. Khalili S., Jahangiri A., Borna H., Ahmadi Zanoos K., Amani J. Computational vaccinology and epitope vaccine design by immunoinformatics. Acta Microbiol. Immunol. Hung. 2014; 61(3): 285-307. DOI: http://doi.org/10.1556/AMicr.61.2014.3.4
11. Takamatsu H.H., Denyer M.S., Lacasta A., Stirling C.M., Argilaguet J.M., Netherton C.L., et al. Cellular immunity in ASFV responses. Virus Res. 2013; 173(1): 110-21. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.11.009
12. Burmakina G., Malogolovkin A., Tulman E.R., Zsak L., Delhon G., Diel D.G., et al. African swine fever virus serotype-specific proteins are significant protective antigens for African swine fever. J. Gen. Virol. 2016; 97(7): 1670-5. DOI: http://doi.org/10.1099/jgv.0.000490
13. Burmakina G., Malogolovkin A., Tulman E.R., Xu W., Delhon G., Kolbasov D., et al. Identification of T-cell epitopes in African swine fever virus CD2v and C-type lectin proteins. J. Gen. Virol. 2019; 100(2): 259-65. DOI: http://doi.org/10.1099/jgv.0.001195
14. Crosby K., Yatko C., Dersimonian H., Pan L., Edge A.S. A novel monoclonal antibody inhibits the immune response of human cells against porcine cells: identification of a porcine antigen homologous to CD58. Transplantation. 2004; 77(8): 1288-94. DOI: http://doi.org/10.1097/01.tp.0000120377.57543.d8
15. Li X., Yang X., Jiang Y., Liu J. A novel HBV DNA vaccine based on T cell epitopes and its potential therapeutic effect in HBV transgenic mice. Int. Immunol. 2005; 17(10): 1293-302. DOI: http://doi.org/10.1093/intimm/dxh305
16. Oyarzun P., Kobe B. Computer-aided design of T-cell epitope-based vaccines: Addressing population coverage. Int. J. Immunogenet. 2015; 42(5): 313-21. DOI: http://doi.org/10.1111/iji.12214
17. Khan M.A., Hossain M.U., Rakib-Uz-Zaman S.M., Morshed M.N. Epitope-based peptide vaccine design and target site depiction against Ebola viruses: An immunoinformatics study. Scand. J. Immunol. 2015; 82(1): 25-34. DOI: http://doi.org/10.1111/sji.12302
18. Soria-Guerra R.E., Nieto-Gomez R., Govea-Alonso D.O., Rosales-Mendoza S. An overview of bioinformatics tools for epitope prediction: Implications on vaccine development. J. Biomed. Inform. 2015; 53: 405-14. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jbi.2014.11.003
19. Chen J., Liu H., Yang J., Chou K.C. Prediction of liniar B-cell epitopes using amino acid pair antigenicity scale. Amino Acids. 2007; 33(3): 423-8. DOI: http://doi.org/10.1007/s00726-006-0485-9
20. Doytchinova I.A., Flower D.R. VaxiJen: a server for prediction of protective antigens, tumour antigens and subunit vaccines. BMC Bioinformatics. 2007; 8: 4. DOI: http://doi.org/10.1186/1471-2105-8-4
21. Stranzl T., Larsen M.V., Lundegaard C., Nielsen M. NetCTLpan: pan-specific MHC class I epitope predictions. Immunogenetics. 2010; 62(6): 357-68. DOI: http://doi.org/10.1007/s00251-010-0441-4
22. Bui H.H., Sidney J., Li W., Fusseder N., Sette A. Development of an epitope conservancy analysis tool to facilitate the design of epitope-based diagnostics and vaccines. BMC Bioinformatics. 2007; 8: 361. DOI: http://doi.org/10.1186/1471-2105-8-361
23. Мима К.А., Бурмакина Г.С., Титов И.А., Малоголовкин А.С. Иммунологически значимые гликопротеины p54 и CD2v вируса африканской чумы свиней: биоинформатический анализ генетических вариаций и гетерогенности. Сельскохозяйственная биология. 2015; 50(6): 785-93. DOI: http://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.6.785rus
Problems of Virology. 2020; 65: 103-112
In silico prediction of B- and T-cell epitopes in the CD2v protein of african swine fever virus (African swine fever virus, Asfivirus, Asfarviridae)
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-103-112Abstract
Introduction. African swine fever virus (ASF) is a large DNA virus that is the only member of the Asfarviridae family. The spread of the ASF virus in the territory of the Russian Federation, Eastern Europe and China indicates the ineffectiveness of existing methods of combating the disease and reinforces the urgent need to create effective vaccines. One of the most significant antigens required for the formation of immune protection against ASF is a serotype-specific CD2v protein.
The purpose of the study. This study presents the results of immuno-informatics on the identification of B- and T-cell epitopes for the CD2v protein of the ASF virus using in silico prediction methods.
Material and methods. The primary sequence of the CD2v protein of the ASFV virus strain Georgia 2007/1 (ID-FR682468) was analyzed in silico by programs BCPred, NetCTLpan, VaxiJen, PVS and Epitope Conservancy Analysis.
Results. Using the BCPred and VaxiJen programs, 4 major B-cell immunogenic epitopes were identified. Analysis of the secretory region of ASF virus CD2v protein in NetCTLpan revealed 5 T-cell epitopes from the 32nd to the 197th position of amino acids that cross-link from the 1st to the 13th allele of the MHC-I of pig
Discussion. This study presents the results in silico prediction to identify B- and T-cell epitopes of ASF virus CD2v protein. The soluble region of the CD2v protein can be included in the recombinant polyepitope vaccine against African swine fever.
Conclusion. B- and T-cell epitopes in the secretory region of the CD2v protein (from 17 to 204 aa) of ASF virus were identified by in silico prediction. An analysis of the conservatism of the identified B- and T-cell epitopes allowed us to develop a map of the distribution of immune epitopes in the CD2v protein sequence.
References
1. Sereda A.D. Belki virusa afrikanskoi chumy svinei. Nauchnyi zhurnal KubGAU. 2012; 3(77): 1-12. Available at: http://ej.kubagro.ru/2012/03/pdf/35.pdf
2. Gogin A., Gerasimov V., Malogolovkin A., Kolbasov D. African swine fever in the North Caucasus region and the Russian Federation in years 2007-2012. Virus Res. 2013; 173(1): 198-203. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.12.007
3. Barderas M.G., Rodriguez F., Gomez-Puertas P., Aviles M., Beitia F., Alonso C., et al. Antigenic and immunogenic properties of a chimera of two immunodominant African swine fever virus proteins. Arch. Virol. 2001; 146(9): 1681-91. DOI: http://doi.org/10.1007/s007050170056
4. Vlasova N.N. Perspektivy ispol'zovaniya metodov molekulyarnoi immunologii i gennoi inzhenerii v sisteme mer po bor'be s afrikanskoi chumoi svinei (obzor). Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2012; 47(4): 22-30.
5. Han T., Marasco W.A. Structural basis of influenza virus neutralization. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2011; 1217: 178-90. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2010.05829.x
6. Zsak L., Onisk D.V., Afonso C.L., Rock D.L. Virulent African swine fever virus isolates are neutralized by swine immune serum and by monoclonal antibodies recognizing a 72-Kda viral protein. Virology. 1993; 196(2): 596-602. DOI: http://doi.org/10.1006/viro.1993.1515
7. Escribano J.M., Galindo I., Alonso C. Antibody-mediated neutralization of African swine fever virus: Myths and facts. Virus Res. 2013; 173(1): 101-9. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.10.012
8. Neilan J.G., Zsak L., Lu Z., Burrage T.G., Kutish G.F., Rock D.L. Neutralizing antibodies to African swine fever virus proteins p30, p54, and p72 are not sufficient for antibody-mediated protection. Virology. 2004; 319(2): 337-442. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virol.2003.11.011
9. Thomson S.A., Elliott S.L., Sherritt M.A., Sproat K.W., Coupar B.E., Scalzo A.A., et al. Recombinant polyepitope vaccines for the delivery of multiple CD8 cytotoxic T cell epitopes. J. Immunol. 1996; 157(2): 822-6.
10. Khalili S., Jahangiri A., Borna H., Ahmadi Zanoos K., Amani J. Computational vaccinology and epitope vaccine design by immunoinformatics. Acta Microbiol. Immunol. Hung. 2014; 61(3): 285-307. DOI: http://doi.org/10.1556/AMicr.61.2014.3.4
11. Takamatsu H.H., Denyer M.S., Lacasta A., Stirling C.M., Argilaguet J.M., Netherton C.L., et al. Cellular immunity in ASFV responses. Virus Res. 2013; 173(1): 110-21. DOI: http://doi.org/10.1016/j.virusres.2012.11.009
12. Burmakina G., Malogolovkin A., Tulman E.R., Zsak L., Delhon G., Diel D.G., et al. African swine fever virus serotype-specific proteins are significant protective antigens for African swine fever. J. Gen. Virol. 2016; 97(7): 1670-5. DOI: http://doi.org/10.1099/jgv.0.000490
13. Burmakina G., Malogolovkin A., Tulman E.R., Xu W., Delhon G., Kolbasov D., et al. Identification of T-cell epitopes in African swine fever virus CD2v and C-type lectin proteins. J. Gen. Virol. 2019; 100(2): 259-65. DOI: http://doi.org/10.1099/jgv.0.001195
14. Crosby K., Yatko C., Dersimonian H., Pan L., Edge A.S. A novel monoclonal antibody inhibits the immune response of human cells against porcine cells: identification of a porcine antigen homologous to CD58. Transplantation. 2004; 77(8): 1288-94. DOI: http://doi.org/10.1097/01.tp.0000120377.57543.d8
15. Li X., Yang X., Jiang Y., Liu J. A novel HBV DNA vaccine based on T cell epitopes and its potential therapeutic effect in HBV transgenic mice. Int. Immunol. 2005; 17(10): 1293-302. DOI: http://doi.org/10.1093/intimm/dxh305
16. Oyarzun P., Kobe B. Computer-aided design of T-cell epitope-based vaccines: Addressing population coverage. Int. J. Immunogenet. 2015; 42(5): 313-21. DOI: http://doi.org/10.1111/iji.12214
17. Khan M.A., Hossain M.U., Rakib-Uz-Zaman S.M., Morshed M.N. Epitope-based peptide vaccine design and target site depiction against Ebola viruses: An immunoinformatics study. Scand. J. Immunol. 2015; 82(1): 25-34. DOI: http://doi.org/10.1111/sji.12302
18. Soria-Guerra R.E., Nieto-Gomez R., Govea-Alonso D.O., Rosales-Mendoza S. An overview of bioinformatics tools for epitope prediction: Implications on vaccine development. J. Biomed. Inform. 2015; 53: 405-14. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jbi.2014.11.003
19. Chen J., Liu H., Yang J., Chou K.C. Prediction of liniar B-cell epitopes using amino acid pair antigenicity scale. Amino Acids. 2007; 33(3): 423-8. DOI: http://doi.org/10.1007/s00726-006-0485-9
20. Doytchinova I.A., Flower D.R. VaxiJen: a server for prediction of protective antigens, tumour antigens and subunit vaccines. BMC Bioinformatics. 2007; 8: 4. DOI: http://doi.org/10.1186/1471-2105-8-4
21. Stranzl T., Larsen M.V., Lundegaard C., Nielsen M. NetCTLpan: pan-specific MHC class I epitope predictions. Immunogenetics. 2010; 62(6): 357-68. DOI: http://doi.org/10.1007/s00251-010-0441-4
22. Bui H.H., Sidney J., Li W., Fusseder N., Sette A. Development of an epitope conservancy analysis tool to facilitate the design of epitope-based diagnostics and vaccines. BMC Bioinformatics. 2007; 8: 361. DOI: http://doi.org/10.1186/1471-2105-8-361
23. Mima K.A., Burmakina G.S., Titov I.A., Malogolovkin A.S. Immunologicheski znachimye glikoproteiny p54 i CD2v virusa afrikanskoi chumy svinei: bioinformaticheskii analiz geneticheskikh variatsii i geterogennosti. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2015; 50(6): 785-93. DOI: http://doi.org/10.15389/agrobiology.2015.6.785rus
