Chemo-enzimático síntesis de N- glicanos para el desarrollo de la matriz y el anticuerpo del VIH perfiles
Summary
Un enfoque modular para la síntesis de N– glicanos para enganchar a un vidrio recubierto de óxido de aluminio slide (diapositiva ACG) como un microarray de glicanos se ha desarrollado y ha demostrado su uso para la elaboración de perfiles de un VIH ampliamente neutralizante del anticuerpo.
Abstract
Presentamos una forma muy eficiente para la preparación rápida de una amplia gama de N-ligado oligosacáridos (estimados para exceder 20.000 estructuras) que se encuentran comúnmente en glicoproteínas humanas. Para lograr la deseada diversidad estructural, la estrategia comenzó con la síntesis enzimática de quimioterapia de tres tipos de módulos de fluoruro de oligosaccharyl, seguidos por su progresivo glycosylations selectivo de α en el 3-O y 6O posiciones de la residuos de manosa de la común trisacárido de base tener un vínculo crucial β-manosida. Más lejos atamos los N– glicanos en la superficie de un portaobjetos de vidrio recubiertos de óxido de aluminio (ACG) para crear un conjunto mixto covalente para el análisis de la interacción ligando-hetero con un anticuerpo de VIH. En particular, el comportamiento del enlace de un recién aislados VIH-1 ampliamente anticuerpo de neutralización (bNAb), PG9, a la mezcla de hombre espaciados5GlcNAc2 (Man5) y el complejo bi-antennary 2, 6-di-sialylated tipo N– glicanos (SCT ) en una matriz ACG, se abre una nueva vía para guiar el diseño del inmunógeno eficaz para el desarrollo de vacuna contra el VIH. Además, nuestra gama ACG incorpora una potente herramienta para estudiar otros anticuerpos anti-VIH para el comportamiento hetero-ligando.
Introduction
N– glicanos de las glicoproteínas son covalente a la asparragina (Asn) residuos de la sequon de Asn-Xxx-Ser/Thr de consenso, que afectan varios procesos biológicos tales como el reconocimiento de lectinas, conformación, antigenicidad y solubilidad de proteína 1 , 2. la síntesis química de N-oligosacáridos vinculados representa un desafío sintético importante debido a su enorme heterogeneidad micro estructural y arquitectura muy ramificado. Cuidadosa selección de la protección de grupos para ajustar la reactividad de bloques de construcción, consecución de selectividad en centros de anomérico y uso adecuado de promotor / activator(s) son elementos clave en la síntesis de los oligosacáridos complejos. Para resolver este problema de la complejidad, una gran cantidad de trabajo para avanzar en síntesis de N– glicanos informó recientemente de3,4. A pesar de estos enfoques robustos, encontrar un método eficaz para la preparación de una amplia gama de los N– glicanos (~ 20.000) sigue siendo un gran desafío.
La tasa de mutación rápida del VIH-1 para alcanzar la amplia diversidad genética y su capacidad de neutralizar la respuesta de anticuerpos, es uno de los mayores desafíos para el desarrollo de una vacuna segura y profiláctica contra el VIH-15,6 , 7. una táctica eficaz que VIH utiliza para evitar la respuesta inmune del huésped es la glicosilación poste-de translación de la glicoproteína gp120 con diversos N-ligado glycans derivados desde el host glicosilación maquinaria8, 9. Un reciente informe sobre el análisis preciso de recombinante monomérica HIV-1 gp120 glicosilación de células 293T de riñón embrionario humano (HEK) sugiere la ocurrencia de microheterogeneity estructural con un patrón característico de la célula-específica10 , 11 , 12. por lo tanto, comprensión requiere de las particularidades de glicanos de bNAb de HIV-1 gp120 bien caracterizado relacionadas con N– glycan estructuras en una cantidad suficiente para el análisis.
El descubrimiento de la tecnología de microarrays de glicanos proporciona alto rendimiento-exploración de las especificidades de una amplia gama de proteínas de unión a carbohidratos, bacteriana virus adhesinas, toxinas, anticuerpos y lectines13,14 . El arreglo de glycans sistemática en un formato basado en chip vestido podría determinar interacciones proteína-glicanos de problemática baja afinidad presentación multivalente15,16,17,18. Este arreglo basado en el chip de glicanos convenientemente parece imitar eficazmente interfaces de la célula. Para enriquecer la tecnología y superar la cuestión irregular asociada con formatos de matriz convencional, nuestro grupo recientemente desarrollado una variedad de glicanos en un portaobjetos de vidrio recubiertos de óxido de aluminio (ACG) con glycans terminó de ácido fosfónico para mejorar la intensidad de la señal, homogeneidad y sensibilidad19,20.
Para mejorar la comprensión actual acerca de glicanos epitopos del recién aislados VIH-1 anticuerpos (bNAb) ampliamente neutralizantes, hemos desarrollado una estrategia modular altamente eficiente para la preparación de un amplio arsenal de N-ligado glycans21 ,22 al imprimir en una ACG slide (ver figura 1). Especificidad estudios perfiles de bNAb de VIH-1 en una matriz ACG ofrecen la detección inusual de comportamiento hetero-glicanos del enlace de bNAb altamente potente PG9 que fue aislado del VIH infectados individuos23,24,25.
Protocol
Representative Results
Discussion
Una clase de bNAb de VIH-1 incluyendo PG9, PG16 y PGTs 128, 141-145 reportaron ser muy potente en la neutralización de 70-80% de los aislados de VIH-1 que circulan. Los epitopos de los bNAb están muy conservados entre las variantes de todo el grupo de VIH-1 M, por lo tanto puede orientar el diseño del inmunógeno eficaz para una vacuna contra el VIH generar anticuerpos neutralizantes23,24,25 . Como parte de nuestros continuos…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a la división de tecnología de película delgada, centro de investigación de tecnología de instrumento (ITRC) y nacional laboratorios de investigación aplicada, parque científico de Hsinchu, Taiwán. Este trabajo fue financiado por el Consejo Nacional de ciencia (no de la concesión. La mayoría 105-0210-01-13-01) y 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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