Chemio-enzimatico di sintesi della N- glicani matrice dello sviluppo e dell'anticorpo HIV profilatura
Summary
Un approccio modulare alla sintesi di N– glicani per il collegamento ad un vetro rivestita di ossido di alluminio diapositiva (ACG) come è stato sviluppato un microarray glycan e suo utilizzo per la profilazione di un HIV anticorpo di neutralizzazione ampiamente è stata dimostrata.
Abstract
Vi presentiamo un modo altamente efficiente per la preparazione rapida di una vasta gamma di N-collegato oligosaccaridi (stimati a superare i 20.000 strutture) che si trovano comunemente sulle glicoproteine umane. Per ottenere il desiderato diversità strutturale, la strategia ha cominciato con il chemio-enzimatico di sintesi dei tre tipi di moduli di fluoruro di oligosaccharyl, seguite da loro graduale glycosylations α-selettivo presso la 3-O e 6-O posizioni della residui di mannosio del trisaccaride nucleo comune avendo un legame β-mannoside cruciale. Abbiamo attaccato ulteriormente gli N– glicani alla superficie di una lastra di vetro rivestita di ossido di alluminio (ACG) per creare un array misto covalente per l’analisi dell’interazione ligando-etero con un anticorpo HIV. In particolare, il comportamento di associazione di un nuovo isolato HIV-1 largamente anticorpo neutralizzante (bNAb), PG9, alla miscela di ravvicinate Man5GlcNAc2 (uomo5) e 2,6-di-sialilato bi-antennary complesso tipo N– glycan (SCT ) su una matrice ACG, apre una nuova strada per guidare la progettazione immunogen efficace per lo sviluppo del vaccino HIV. Inoltre, la nostra matrice ACG incarna un potente strumento per studiare altri anticorpi anti-HIV per il comportamento di etero-ligando.
Introduction
N– glicani su glicoproteine sono covalentemente ad l’asparagina (Asn) residuo di sequon di Asn-Xxx-Ser/Thr di consenso, che interessano diversi processi biologici come il riconoscimento di conformazione, antigenicità, solubilità e lectina di proteina 1 , 2. la sintesi chimica di N-collegati oligosaccaridi rappresenta una sfida sintetica significativa a causa della loro enorme eterogeneità strutturale micro e architettura altamente ramificato. Un’attenta selezione di proteggere gruppi per ottimizzare la reattività di blocchi predefiniti, raggiungimento di selettività presso centri anomerici e uso corretto del promotore / activator(s) sono elementi chiave nella sintesi di oligosaccaridi complessi. Per risolvere il problema della complessità, una grande quantità di lavoro per far avanzare di N– glycan sintesi è stata segnalata recentemente3,4. Nonostante questi approcci robusti, trovando un metodo efficace per la preparazione di una vasta gamma di N– glicani (~ 20.000) rimane una grande sfida.
Il tasso di mutazione rapida di HIV-1 per ottenere la vasta diversità genetica e la sua capacità di fuggire da neutralizzare la risposta anticorpale, è tra le più grandi sfide per sviluppare un vaccino sicuro e profilattico contro HIV-15,6 , 7. una tattica efficace che l’HIV utilizza per evitare la risposta immunitaria è la glicosilazione post-traduzionale della busta glicoproteina gp120 con una diversificata N-collegato glicani derivato dal host glicosilazione macchine8, 9. Un recente rapporto per quanto riguarda l’analisi precisa dei ricombinanti monomerica glicosilazione di gp120 di HIV-1 da cellule 293T cellule embrionali umane del rene (HEK) suggerisce l’avvenimento di microheterogeneity strutturale con un modello caratteristico di cellula-specifico10 , 11 , 12. Pertanto, la comprensione delle specificità glycan di HIV-1 bNAbs richiede ben caratterizzati gp120 relative N– glycan strutture in quantità sufficiente per l’analisi.
La scoperta della tecnologia microarray glycan fornito alta basati su velocità effettiva esplorazione delle specificità di una gamma diversificata di carboidrati proteine, virus/batterica adesine, tossine, anticorpi e lectines13,14 . La disposizione sistematica glicani in un formato basato su chip allinearono potrebbe determinare interazioni proteina-glycan problematico bassa affinità attraverso presentazione multivalente15,16,17,18. Questa disposizione basata su chip glycan convenientemente sembra imitare efficacemente interfacce cellula-cellula. Per arricchire la tecnologia e superare il problema irregolare connesso con formati di matrice convenzionale, il nostro gruppo ha recentemente sviluppato una matrice glycan su un vetrino in vetro rivestita di ossido di alluminio (ACG) usando glicani attacco acido fosfonico per aumentare l’intensità del segnale, omogeneità e sensibilità19,20.
Per migliorare la comprensione corrente circa glycan epitopi di recente isolato HIV-1 largamente neutralizzando gli anticorpi (bNAbs), abbiamo sviluppato una strategia modulare altamente efficiente per la preparazione di una vasta gamma di N-collegato glicani21 ,22 per essere stampati su un ACG piastrina (Vedi Figura 1). Specificità di profilatura studi di HIV-1 bNAbs su una matrice ACG offerto l’individuazione insolita del comportamento di associazione di etero-glycan di altamente potente bNAb PG9 che è stato isolato da HIV infettato gli individui23,24,25.
Protocol
Representative Results
Discussion
Una classe di HIV-1 bNAbs tra cui PG9, PG16 e PGTs 128, 141-145 sono stati segnalati per essere altamente potente nel neutralizzare il 70-80% del circolante isolati HIV-1. Gli epitopi di questi bNAbs sono altamente conservati tra le varianti del gruppo intero di HIV-1 M, quindi si può guidare la progettazione immunogen efficace per un vaccino contro l’HIV suscitare anticorpi neutralizzanti23,24,25 . Come parte dei nostri sforzi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano il Thin Film Technology Division, strumento Technology Research Center (ITRC) e laboratori di ricerca applicata nazionale, parco scientifico Hsinchu, Taiwan. Questo lavoro è stato supportato dal National Science Council (grant no. La maggior parte 105-0210-01-13-01) e Academia Sinica.
Materials
| Acetic acid | Sigma Aldrich | 64197 | |
| Acetonitrile | Sigma Aldrich | 75058 | |
| Acetic anhydride | Sigma Aldrich | 108247 | |
| Anhydrous magnesium sulfate | Sigma Aldrich | 7487889 | |
| Boron trifluoride ethyl etherate | Sigma Aldrich | 109637 | |
| Bovine serum albumin | Sigma Aldrich | 9048468 | |
| Bio-Gel P2 polyacrylamide | Bio-Rad | 1504118 | |
| Bis(cyclopentadienyl)hafnium(IV) dichloride | Sigma Aldrich | 12116664 | |
| β-1, 4 Galactosyl transferases from bovine milk | Sigma Aldrich | 48279 | |
| BioDot Cartesion technology with robotic pin SMP3 (Stealth Micro Spotting Pins) | Arrayit | ||
| Cerium ammonium molybdate | TCI | C1794 | |
| Cerium ammonium nitrate | Sigma Aldrich | 16774213 | |
| Clean glass slide | Schott | ||
| Cytidine-5′-monophospho-N-acetylneuraminic acid | Sigma Aldrich | 3063716 | |
| Deuterated chloroform | Sigma Aldrich | 865496 | |
| Donkey Anti-Human IgG (Alexa Fluor647 conjugated | Jackson Immuno Research, USA | 709605098 | |
| Dichloromethane | Sigma Aldrich | 75092 | |
| Diethylaminosulfur trifluoride | Sigma Aldrich | 38078090 | |
| Dimethylformamide | Sigma Aldrich | 68122 | |
| Ethyl acetate | Sigma Aldrich | 141786 | |
| Ethylene glycol | Acros Organic | 107211 | |
| FAST frame slide incubation chambers | Sigma Aldrich | ||
| Guanosine 5'-diphospho-b-L-fucose disodium salt | Sigma Aldrich | 15839700 | |
| Lab tracer 2.0 software | Section 4 of the Protocol | ||
| GenePix Pro 4300A reader (microarray image analysis) | moleculardevices | www.moleculardevices.com | |
| GraphPad Prism Software (Image processing ) | GraphPad Software, Inc | http://www.graphpad.com/guides/prism/6/user-guide/ | |
| Lithium hydroxide | Sigma Aldrich | 1310652 | |
| Manganese chloride | Sigma Aldrich | 7773015 | |
| Methanol | Sigma Aldrich | 67561 | |
| N-butanol | Sigma Aldrich | 71363 | |
| Oxalic acid | Acros Organic | 144627 | |
| Palladium hydroxide | Sigma Aldrich | 12135227 | |
| Phosphate Buffered Saline | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| Pyridine | Sigma Aldrich | 110861 | |
| P-Toluene sulfonic acid monohydrate | Sigma Aldrich | 773476 | |
| Silver triflate | Sigma Aldrich | 2923286 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | 144558 | |
| Sodium chloride | Sigma Aldrich | 7647145 | |
| Sodium hydrogen carbonate | Sigma Aldrich | 144558 | |
| Sodium methoxide | Sigma Aldrich | 124414 | |
| Sodium sulfate | Sigma Aldrich | 7757826 | |
| Toluene | Sigma Aldrich | 108883 | |
| Tris buffer | Amresco | N/A | Ultra-pure grade |
| Tween-20 | Amresco | 9005645 | |
| Uridine diphosphate galactose (UDP-galactose) | Sigma Aldrich | 137868521 |
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