ES2267142T3 - Identificacion y clonacion de un antigeno micobacteriano que corresponde a una hemaglutinina de union a la heparina. - Google Patents

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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A SECUENCIAS PEPTIDICAS QUE PERMITEN LA ADHERENCIA DE MICOBACTERIAS A CELULAS HUESPEDES, PARTICULARMENTE A CELULAS EPILETIALES. LA INVENCION SE REFIERE, MAS CONCRETAMENTE, A UN ANTIGENO MICOBACTERIANO DE TIPO HEMAGLUTUNINA DE ENLACE CON LA HEPARINA (HBHA) OBTENIDO A PARTIR DE MYCOBACTERIUM BOVIS BCG O MICOBACTERIUM TUBERCULOSIS. LA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A UNA SECUENCIA PEPTIDICA RECOMBINANTE QUE PERMITE LA ADHERENCIA DE MICOBACTERIAS A CELULAS HUESPEDES. LA INVENCION SE REFIERE CONCRETAMENTE AL PRODUCTO DE EXPRESION DE UNA CEPA ESCHERICHIA COLI TRANSFORMADA CON UNA SECUENCIA NUCLEOTIDICA QUE CODIFICA UNA PROTEINA QUE PERMITE LA ADHERENCIA DE MICOBACTERIAS A ESTAS CELULAS HUESPEDES. ESTAS SECUENCIAS PEPTIDICAS PUEDEN UTILIZARSE EN COMPOSICIONES INMUNOGENAS, PARA PREPARAR VACUNAS CONTRA LAS INFECCIONES MICOBACTERIANAS Y PARA EL DIAGNOSTICO SEROLOGICO DE INFECCIONES MICOBACTERIANAS.

Description

Identificación y clonación de un antígeno micobacteriano que corresponde a una hemaglutinina de unión a la heparina.
La presente invención se refiere a unas secuencias peptídicas que permiten la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes, en particular a unas células epiteliales. Más particularmente, la invención se refiere a un antígeno micobacteriano de tipo hemaglutinina de unión a la heparina (HBHA) obtenido a partir de Mycobacterium bovis BCG o Mycobacterium tuberculosis. La invención se refiere asimismo a una secuencia peptídica recombinante que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. La invención se refiere en particular al producto de expresión de una cepa Escherichia coli transformada con una secuencia nucleotídica que codifica para una proteína que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. Estos polipéptidos pueden ser utilizados en unas composiciones inmunógenas, para la preparación de vacunas contra las infecciones micobacterianas, y para el diagnóstico serológico de infecciones micobacterianas.
La invención se refiere asimismo a una secuencia nucleotídica que codifica para una secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes, y más particularmente a una secuencia nucleotídica que codifica para un antígeno micobacteriano de tipo hemaglutinina de unión a la heparina (HBHA). La invención se refiere asimismo a unos vectores recombinantes que comprenden dicha secuencia nucleotídica así como a la utilización de estos vectores para la obtención de huéspedes celulares recombinantes que pueden ser utilizados en terapia, en particular en terapia anticancerosa.
Las micobacterias están entre los microorganismos patógenos más importantes que causan enfermedades tanto en el hombre como en el animal. Las infecciones micobacterianas están siempre entre las primeras causas de mortalidad en el mundo. La tuberculosis humana, causada por Mycobacterium tuberculosis, produce por sí sola aproximadamente tres millones de muertos cada año (1, 2). Mycobacterium bovis causa la tuberculosis en los bovinos, pero es también muy virulenta para el hombre. La lepra, causada por el Mycobacterium leprae, continúa siendo un problema importante de salud no resuelto en los países en vías de desarrollo (3).
Las infecciones por los miembros del complejo Mycobacterium avium-intracellulare causan enfermedades en los pájaros y en el cerdo y están entre las infecciones oportunistas más frecuentes que se encuentran en los pacientes afectados por el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) (4, 5). Además, la reciente reaparición dramática de la tuberculosis en los países desarrollados así como la aparición y la propagación de cepas de M. tuberculosis resistentes a los medicamentos (6) subrayan la dificultad de controlar las enfermedades micobacterianas.
La caracterización molecular de las diversas etapas en la patogénesis de las enfermedades micobacterianas es fundamental para el desarrollo de aproximaciones terapéuticas y profilácticas racionales y optimizadas contra estas enfermedades. Los factores de virulencia son a menudo buenos antígenos que pueden ser utilizados a título de candidatos-vacunas. A pesar de la importancia de las infecciones micobacterianas, se conocen pocas cosas con respecto a los mecanismos moleculares de base implicados en su patogénesis (7).
Un proteína de 28 kDa ha sido aislada anteriormente a partir de extractos totales celulares, de preparaciones membranarias o de cultivos de sobrenadante de micobacterias (21, 22). Se ha demostrado en estas mismas publicaciones que esta proteína era capaz de aglutinar los eritrocitos o autoaglutinar las micobacterias. Los análisis por inmonumarcas con ayuda de anticuerpos policlonales y monoclonales han indicado que esta proteína es diferente de las proteínas del complejo del antígeno 85 y representa por tanto una nueva proteína. Menozzi et al. describen la identificación de una proteína denominada HBHA y han demostrado que unos anticuerpos anti-HBHA eran capaces de inhibir la fijación de micobacterias a unas células epiteliales (23). En contrapartida, ninguno de estos documentos da a conocer ningún antígeno o polipéptido recombinante constituido por la parte C-terminal de HBHA o de porciones de esta parte C-terminal.
Uno de los sucesos iniciales y cruciales en la patogénesis bacteriana es la adherencia del microorganismo a sus tejidos diana. Las micobacterias presentan un tropismo para los macrófagos pulmonares (8). Sin embargo, en la medida en que estos microorganismos son fácilmente transmitidos por aerosol, las primeras estructuras del huésped que encuentran en el curso de la infección son las del epitelio respiratorio. Por consiguiente, las interacciones con las células epiteliales o con la matriz extracelular (MEC) durante las etapas iniciales y ulteriores de la patogénesis pueden ser importantes (9), aunque no hayan sido aún estudiadas de forma profundizada.
En el contexto de la presente invención, los inventores han obtenido un nuevo antígeno micobacteriano implicado en la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes de tipo epitelial. Se trata de la parte C-terminal de una hemaglutinina de unión a la heparina (heparin binding hemagglutinin o HBHA) de 28 kDa que ha sido obtenida a partir del sobrenadantes de cultivo y de preparación de las paredes celulares de Mycobacterium bovis BCG y de Mycobacterium tuberculosis. A partir de esta parte C-terminal, los inventores han podido evaluar y proponer el desarrollo de una serie de polipéptidos que pueden ser utilizados en diagnóstico, en terapia y en profilaxis.
La invención se refiere por tanto a una secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes, en particular unas células epiteliales. Más particularmente, la secuencia peptídica de la invención está caracterizada porque se trata de un antígeno micobacteriano de tipo hemaglutinina de unión a la heparina (HBHA), en particular un antígeno obtenido a partir de Mycobacterium bovis BCG o Mycobacterium tuberculosis.
En una de las realizaciones preferidas de la presente invención, la secuencia peptídica está caracterizada porque consiste en la parte C-terminal de la secuencia correspondiente a la secuencia de la figura 10.
En el conjunto del texto, el término secuencia polipeptídica o polipéptido representa la totalidad o parte de la secuencia de la figura 10, que ha su vez representa el ADN y la proteína HBHA como tal. El término "proteína" designa de hecho la secuencia polipeptídica completa modificada o no.
De forma preferida, la invención se refiere más particularmente a una secuencia peptídica que consiste en una región implicada en las interacciones con los glicoconjugados sulfatados y en la unión a la heparina. Esta secuencia peptídica es la siguiente:
KKAAPAKKAAPAKKAAPAKKAAAKKAPAKKAAAKKVTQK
La invención se refiere por tanto a una secuencia peptídica que consiste en la porción C-terminal de la secuencia de la figura 10 y más particularmente a la secuencias que comprenden aproximadamente los 30 a 50 últimos aminoácidos de la porción C-terminal de la secuencia de la figura 10. Esta región de la secuencia de la figura 10 está implicada en la interacción de la proteína con la heparina aunque una secuencia más corta, en particular de 10 a 20 aminoácidos, puede ser suficiente.
Los inventores han reflejado asimismo la secuencia nucleotídica que codifica para la secuencia peptídica de la invención en E. coli. El polipéptido obtenido presenta un peso molecular menor que el de la proteína purificada a partir de M. bovis BCG o M. tuberculosis. Estas diferencias son el resultado de modificaciones post-traduccionales no realizadas en E. coli.
La invención se refiere por tanto asimismo a una secuencia peptídica recombinante, caracterizada porque permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. Más particularmente, la secuencia recombinante de la presente invención es el producto de expresión de una secuencia nucleotídica que codifica para una secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes y en particular una secuencia antigénica obtenida a partir de M. bovis BCG y M. tuberculosis, siendo dicha secuencia recombinante por ejemplo el producto de expresión de una cepa E. coli transformada con una secuencia nucleotídica apropiada.
La invención se refiere asimismo a la utilización de una de las secuencias peptídicas descritas anteriormente, ya sea recombinante o no, y más particularmente en su forma nativa para el diagnóstico serológico de la presencia de micobacterias. La invención se refiere asimismo a una composición inmunógena caracterizada porque comprende una de las secuencias peptídicas descritas anteriormente así como la utilización de esta secuencia peptídica para la preparación de vacunas contra las infecciones micobacterianas, particularmente las infecciones causadas por M. bovis o M. tuberculosis.
Los inventores han descubierto asimismo que la adherencia de micobacterias a unas células epiteliales podía ser inhibida específicamente por unos glúcidos sulfatados. La invención se refiere por tanto a la utilización de un glúcido sulfatado para inhibir la adherencia de micobacterias a unas células epiteliales. Los glúcidos sulfatados particularmente interesantes comprenden la heparina, la chondroitina sulfato y el dextran sulfato así como sus derivados sintéticos.
Los inventores han aislado asimismo el conjunto del gen que codifica para el HBHA del ADN de M. bovis BCG. La invención se refiere por tanto a una secuencia nucleotídica caracterizada porque codifica para la secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. Más particularmente, la secuencia nucleotídica de la invención codifica para un antígeno micobacteriano de tipo hemaglutinina de unión a la heparina (HBHA) en particular la parte C-terminal de la secuencia peptídica de la figura 10.
La invención se refiere asimismo a un huésped celular recombinante, caracterizado porque comprende en su genoma una de las secuencias nucleotídicas descritas anteriormente. En una de las realizaciones preferidas de la invención, el huésped celular recombinante pero no exclusivo es el BCG para el cual se han desarrollado unos vectores de expresión directamente utilizables para el desarrollo de BCG recombinantes utilizables en el hombre o el animal.
El BCG es utilizado en terapia, más particularmente en terapia anticancerosa y en particular contra los cánceres superficiales de la vejiga. En este tipo de aplicación terapéutica, parecía existir una correlación entre la facultad de adherencia del BCG y su poder antitumoral. En el contexto de la presente invención, la identificación de la HBHA y el clonado de su gen hacen posible un aumento de la capacidad de adherencia a través de una sobreexpresión del gen que codifica la HBHA.
La descripción de la presente invención se efectuará con referencia a las figuras siguientes:
- la figura 1 representa el efecto de glúcidos sulfatados y no sulfatados sobre la adherencia micobacteriana a las células CHO y a los macrófagos;
- la figura 2 representa los datos que demuestran la purificación de una proteína de enlace de heparina M. bovis BCG;
- la figura 3 representa una comparación de la proteína de enlace a la heparina de M. bovis con el complejo del antígeno 85;
- la figura 4 representa el efecto de glúcidos sulfatados y no sulfatados sobre la hemaglutinación inducida por HBHA;
- la figura 5 representa la inhibición de la adherencia de BCG a las células CHO por anticuerpos anti-HBHA;
- la figura 6 representa unos análisis por inmunomarcas efectuados con unos antisueros de tuberculosos;
- la figura 7 representa la secuencia nucleotídica y la secuencia de aminoácidos de un fragmento de HBHA deducida a partir de un fragmento PCR del ADN cromosómico del BCG;
- la figura 8 representa un análisis por transferencia de Southern del ADN cromosómico de BCG;
- la figura 9 representa la estrategia de secuenciado del gen que codifica para HBHA;
- la figura 10 representa la secuencia de ADN del gen de BCG que codifica para HBHA;
- la figura 11 representa el análisis por electroforesis en gel poliacrilamida y por inmunotransferencia de la expresión de la HBHA en E. coli.
Descripción detallada de la invención
Inhibición de la adherencia micobacteriana a las células epiteliales por unos glúcidos sulfatados.
La invención se refiere a la utilización de glúcidos sulfatados para inhibir la adherencia de micobacterias a unas células epiteliales. Para demostrar que las micobacterias pueden adherirse por medio de los glúcidos sulfatados, los inventores han ensayado si unos polisacaridos sulfatados solubles son capaces de reducir la adherencia de M. bovis BCG a las células epiteliales.
Unas M. bovis (BCG) (cepa 1173 P2, OMS, Estocolmo, Suecia, párrafos 3 a 8) en crecimiento exponencial han sido marcados cultivando las micobacterias durante tres días en medio de Sauton que contiene 5 \muCi/ml [6^{-3}H] uracilo (New England Nuclear, 24 Ci/mmol). Las micobacterias han sido a continuación recogidas por centrifugación (3000 x g durante 5 min.), lavadas dos veces con tapón fosfato salino de Dulbecco (DPBS) y puestas de nuevo en suspensión en medio de cultivo RPMI 1640 que contiene 300 mg/l de L-glutamina (GIBCO), desprovisto de suero de ternera fetal (RPMI).
La víspera del ensayo de adherencia, los pocillos de las placas de cultivo de tejidos con 24 pocillos (Nunclon, Nunc, Dinamarca) han sido inoculados con 10^{5} células de ovarios de hámsters chinos (CHO) cultivadas extemporáneamente (ver figuras 1A y 1B, barras grises) o unos macrófagos J744A.1 (ATCC TIB67) (ver figura 1B, barras negras) puestos de nuevo en suspensión en 2 ml de RPMI adicionados con 10% (v/v) de suero de ternera fetal descomplementado (RPMI-SVF). Justo antes del ensayo, las células han sido lavadas tres veces con 2 ml de RPMI, y se ha añadido a cada pocillo 1 ml de suspensión micobacteriana en RPMI para obtener una multiplicidad de infección de 10 bacterias por célula eucariota.
El ensayo de adherencia ha sido realizado en presencia de concentraciones crecientes de D(+)galactosa (Sigma) (ver figura 1A, círculos negros) o de heparina de la mucosa intestinal porcina (M_{r} 6 kDa, Sigma) (ver figura 1A, círculos blancos), o con 20 \mug/ml de los glúcidos indicados (Sigma) (ver figura 1B). Después de 6 horas de incubación a 37ºC en una atmósfera que contiene 5% de CO_{2}, las células han sido lavadas tres veces con 2 ml de DPBS, y finalmente lisadas por la adición de 1 ml de agua destilada que contiene 0,1% (p/v) de desoxicolato de sodio. La radioactividad asociada a los lisados celulares ha sido contada utilizando un contador de escintilación líquida (Beckman, modelo LS 6000SC). La adherencia residual está expresada en porcentaje de golpes radioactivos por minuto con respecto a los golpes obtenidos en ausencia del glúcido. Los datos de las figuras 1A y 1B representan las medias de experimentos realizados en cuádruple, y están representadas las barras de desviación típica.
Como muestra la figura 1A, pequeñas concentraciones de heparina han inhibido sustancialmente la adherencia a las células CHO de las BCG marcadas por [^{3}H] uracilo, mientras que la galactosa hasta 100 \mug/ml no ha tenido efectos significativos. El dextran sulfato, fucoidano y la condroitina sulfato han podido reducir la adherencia, pero no se ha podido observar ninguna inhibición significativa con mannosa o dextrano no sulfatado, incluso a las más altas concentraciones ensayadas (1 mg/ml).
Estos resultados conducen a proponer que las micobacterias poseen en su superficie una adhesina principal de enlace con los glúcidos sulfatados. Sin embargo, como la inhibición de la adherencia no ha sobrepasado el 70%, otras componentes están versenblantemente implicados en este proceso. De forma interesante, las interacciones de BCG con los macrófagos J774A.1 no han sido afectados por los glúcidos sulfatados, ni por los azúcares no sulfatados (figura 1B), incluso a concentraciones que van hasta 1 mg/ml (resultados no representados). Eso está de acuerdo con informes anteriores que ponen en cuestión los receptores al complemento CR1, CR3 y CR4 como ligandos micobacterianos en la superficie de los monocitos sanguíneos y de los macrófagos alveolares (10-12).
Purificación de una proteína de enlace con la heparina presente en el M. bovis BCG y M. tuberculosis
La invención se refiere a una secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. La inhibición de la adherencia de BCG a las células epiteliales por los azúcares sulfatados sugería ya que las micobacterias expresan una adhesina que interactúa con unos glicoconjugados sulfatados, tales como unas glicoproteínas o glicolípidos sulfatados, presentes en la superficie de las células huéspedes. Para identificar las adhesinas en cuestión, unos sobrenadantes de cultivo de BCG han sido fraccionados por cromatografía sobre heparina-Sefarosa.
Unas M. bovis BCG han sido cultivadas a 37ºC en cultivos estáticos en unos matraces de Roux de 175 cm^{2} (Falcon, Becton-Dickinson) que contiene aproximadamente 150 ml de medio de Sauton. En la fase estacionaria, los cultivos han sido centrifugados (10000 x g durante 20 minutos), y se han cargado 500 ml de sobrenadante en una columna (1 x 5 cm) de heparina-Sefarosa CL-6B (Pharmacia) equilibrada con DPBS. La columna ha sido lavada a continuación con 100 ml de DPBS, y las moléculas retenidas han sido eludidas por un gradiente lineal de NaCl 0-500 mM en 100 ml de DPBS. El caudal durante todas las etapas se ha mantenido a 1,5 ml/min., y se ha seguido en continuo la absorbancia a 280 nm del eluido que fue recogido por fracciones de 1 ml. Estas fracciones fueron analizadas por SDS-PAGE (13) utilizando un gel con 12% seguido de una coloración en Azul Brillante de Coomassie R-250.
Las fracciones analizadas después del inicio del gradiente están representadas en las pistas 1-8 de la figura 2. Las pistas de la derecha muestran la proteína de unión a la heparina purificada a partir de una preparación de paredes celulares de M. bovis BCG. Los tamaños de los marcadores de M_{r} expresados en kDa se dan en el margen de la derecha.
Como muestra la figura 2, una proteína única de 28 kDa es eluida aproximadamente a 350 nM de NaCl. La interacción entre esta proteína y la heparina depende de la sulfatación del azúcar puesto que ésta podía también ser purificada utilizando unas bolas de dextran sulfato, pero no unas bolas de dextrano (no representado). La misma proteína de enlace con la heparina ha sido también purificada a partir de los filtrados de cultivo de M. tuberculosis.
La obtención de dos proteínas de enlace con la heparina semejantes a partir de dos cepas micobacterianas diferentes confirma que unas proteínas de este tipo están presentes en la mayor parte de las cepas micobacterianas patógenas. Unos porcentajes de homología inferiores al 100% pueden conducir a diferencias estructurales, aunque las propiedades fundamentales de estas proteínas no sean afectadas. La invención se refiere por tanto asimismo a las proteínas de enlace con la heparina que tienen una estructura emparentada con la proteína aislada y que pueden ser obtenidas a partir de sus propiedades de adherencia a unos glúcidos sulfatados. Estas proteínas pueden distinguirse de la proteína de la invención por unas adiciones, sustituciones y deleciones de aminoácidos sin que ello afecte de forma sustancial a sus propiedades de adherencia a las células epiteliales.
Localización en la superficie celular de la proteína micobacteriana de enlace con la heparina
Para determinar si esta proteína es una proteína estrictamente secretada o si puede estar asociada a la superficie micobacteriana, unas fracciones de paredes celulares han sido preparadas a partir de PCG, y después sometidas a una cromatografía sobre heparina-Sefarosa.
Para las preparaciones de paredes celulares, las micobacterias han sido cultivadas en 2 litros de medio de Sauton o también de medio sintético de Long (Quality Biological Inc., Gaithersburg, MD) durante 12 a 14 días. Las bacterias han sido a continuación recogidas por centrifugación, lavadas una vez en DPBS que contiene 0,05% (v/v) de Tween 80 (DPBS/Tw), puestas de nuevo en suspensión en 100 ml de PBS/Tw y calentadas a 80ºC durante 1 hora. Las bacterias han sido centrifugadas a 13.000 x g durante 20 min., lavadas con DPBS/Tw, puestas de nuevo en suspensión en 25 ml de DPBS/Tw que contiene 5 mM de inhibidor de proteasa AEBSF, ARNasa A y ADNasa I, sonicadas de forma intermitente durante 25 min., y después centrifugadas a 13.000 x g durante 20 min. Esta etapa ha sido repetida, y los sobrenadantes han sido reunidos y centrifugados a 34.000 x g durante 3 horas a 4ºC. El residuo ha sido desechado y el sobrenadante final diluido 1:2 en DPBS y cromatografiado sobre heparina-Sefarosa CL-6B.
Como muestra la figura 2, la proteína de enlace con la heparina de 28 kDa estaba también presente en estas preparaciones, lo que confirma que está asociada a la superficie. La misma estaba también presente en unas fracciones de paredes celulares de M. tuberculosis y unas preparaciones de tuberculina (derivado proteico purificado antígeno para cutirreacción) derivados de M. tuberculosis.
Actividad de hemaglutinación de la proteína de enlace con la heparina micobacteriana
La capacidad de las adhesinas bacterianas para aglutinar los glóbulos rojos es a menudo utilizada como modelo para estudiar la fijación microbacteriana a la manera de las lectinas al receptor de las células eucariotas. Los inventores han ensayado por consiguiente la proteína de enlace con la heparina purificada para su capacidad de aglutinar unos eritrocitos.
La actividad de hemaglutinación de la proteína de enlace con la heparina purificada de sobrenadantes de cultivo ha sido dosificada en unas placas de microtitulación en U (Falcon) en ausencia o en presencia de heparina (Figura 4, cuadrados negros) de la mucosa intestinal porcina, de dextran sulfato (figura 4, círculos negros) o de dextrano (Figura 4, círculos blancos) a unas concentraciones que van desde 0 a 50 \mug/ml. Unos ensayos estándar contenían 70 \mul de una suspensión fresca de eritrocitos de conejo preparada en DPBS y 70 \mul de HBHA purificada que corresponde a 1 \mug de proteína. Los títulos de hemaglutinación han sido leídos después de 5 horas de incubación a temperatura ambiente. Los datos representan unas medias para unos experimentos en cuádruple, y están representadas las barras de desviación típica.
Menos de 0,1 \mug de proteína purificada ha podido inducir la hemaglutinación de eritrocitos de conejo, pero no de eritrocitos de humano, de cordero, de oca o de pollo (datos no representados). Es por esta razón que los inventores han designado esta proteína como una hemaglutinina de unión a la heparina (HBHA). La hemaglutinación inducida por HBHA ha sido inhibida por la heparina o el dextran sulfato, pero no por el dextrano (ver figura 4), lo que es similar a los resultados obtenidos en el ensayo de adherencia de las micobacterias a las células CHO. La actividad de hemaglutinación es sensible al calor en la medida en que la incubación de la proteína durante 60 min. a 80ºC ha abolido la hemaglutinación.
Inhibición de las actividades de hemaglutinación y de adherencia que proviene de la mediación por HBHA, por unos anticuerpos policlonales y monoclonales específicos
En la medida en que por una parte la adherencia micobacteriana a las células epiteliales es inhibida por unos glúcidos sulfatados, y por otra parte una proteína de 28 kDa era purificada por cromatografía sobre heparina-Sefarosa, era importante establecer si la adherencia micobacteriana provenía de la mediación por HBHA.
Por consiguiente, se han preparado unos anticuerpos policlonales de rata anti-HBHA de la manera siguiente: 200 \mug de HBHA de BCG purificada han sido sometidos a electroforesis preparativa sobre un gel de poliacrylamida al 15% en presencia de SDS, y después electrotransferidos sobre una membrana de nitrocelulosa. Después de una coloración rápida con rojo ponceau, las bandas correspondientes a la HBHA han sido excindidas con precaución, recortadas en pequeños cuadrados y sonicadas brevemente en 1,5 ml de PBS estéril. Después de la adición de 1 ml de una solución de monofosforilo-lípido A (MPL + Sistema Adyuvante TDM, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) preparada según la recomendación del fabricante, dos ratas Fischer han sido inmunizadas cada una con UML de la suspensión del antígeno. Para cada inmunización, se ha administrado 400 \mul por vía intraperitoneal y dos veces 300 \mul por vía subcutánea. Los animales han recibido un recuerdo de la misma manera con la misma cantidad de antígeno un mes más tarde, y el suero ha sido recuperado 3 semanas después del recuerdo.
El BCG ha sido marcado por [6^{-3}H] uracilo como se ha descrito anteriormente. Aproximadamente 4·10^{6} BCG radiomarcados han sido puestos de nuevo en suspensión en 1 ml de PBS y preincubados con los volúmenes indicados de líquidos ascéticos de anticuerpo monoclonal 3921 E4 (14) anti-HBHA (figura 5, panel A), o con 250 \mul de antisuero policlonal de rata anti-HBHA (suero inmunitario, figura 5, panel B) o de suero (figura 5, suero testigo, panel B) durante 30 min. a temperatura ambiente. Las suspensiones bacterianas han sido a continuación lavadas dos veces con 2 ml de DPBS para eliminar los anticuerpos no ligados, y después utilizadas en el ensayo de adherencia de células CHO con una multiplicidad de infección de 10, como se ha descrito anteriormente.
Como muestra la figura 5, la adherencia de BCG a las células CHO ha sido sustancialmente inhibida de una manera dosis-dependiente por la presencia de anticuerpos anti-HBHA. Los líquidos de ascitis que contienen unos cuerpos monoclonales no pertinentes o unos antisueros simples no han tenido ningún efecto. Estas observaciones indican que la adherencia de las micobacterias a las células epiteliales proviene en parte de la mediación por HBHA.
Estudio de las características de HBHA
Como el tamaño de esta proteína es próximo al de las proteínas de enlace de fibronectina del complejo de antígeno 85 (15), unos análisis de transferencia Western han sido utilizados para determinar si estaban emparentadas.
La proteína de enlace con la heparina purificada de una preparación de pared celular de M. bovis BCG (figura 3, pistas 1) o de sobrenadante de cultivo (pistas 2) ha sido comparada con el complejo de antígeno 85 purificado (pistas 3) por análisis de inmuno marcado (paneles A, B, C) y coloración con azul de Coomassie (panel D) y después SDS-Page. El análisis por inmunomarcado ha sido efectuado utilizando unos anticuerpos policlonales dirigidos contra la proteína de enlace con la heparina purificada (panel A), el anticuerpo monoclonal 4057D2 (panel B) o los anticuerpos policlonales dirigidos contra el complejo de antígeno 85 (panel C). Las pistas 1 y 2 de los paneles A, B y C contienen 2 \mug de proteína purificada, las pistas 3 de los paneles A, B y C contienen 7 \mug de proteína purificada, las pistas 2 y 3 del panel D contienen 4 \mug y 15 \mug de proteína purificada respectivamente. Los tamaños de los marcadores de M_{r} se dan en el margen.
La figura 3 muestra que unos anticuerpos policlonales dirigidos contra la proteína de enlace con la heparina de 28 kDa purificada de BCG no han reconocido las proteínas del complejo de antígeno 85 purificadas. A la inversa, unos anticuerpos policlonales y monoclonales (no representados) dirigidos contra el complejo de antígeno 85 de BCG no han conseguido reconocer la proteína de enlace con la heparina, lo que implica que se trata de proteínas distintas. Este resultado está también apoyado por los diferentes perfiles de migración de estas proteínas durante la SDS-PAGE (figura 3, panel D).
Las proteínas de enlace con la heparina purificada de M. tuberculosis H37Ra y de BCG han sido sometidas a un secuenciado de los aminoácidos N-terminales. Para ello, 25 \mug de HBHA han sido sometidos a electroforesis sobre gel de poliacrilamida-SDS utilizando un gel de poliacrilamida al 15%. Después de la electroforesis, el material ha sido transferido sobre una membrana PVDF (ProBlott, ABI) por electromarcado. Después de coloración con azul de Coomassie, la banda correspondiente a la HBHA ha sido escindida y sometida a una degradación de Edman automatizada. Los 16 primeros aminoácidos eran Ala-Glu-Asn-Ser-Asn-Ile-Asp-Asp-Ile-Lys-Ala-Pro-Leu-Leu-Ala-Ala. Los 16 primeros aminoácidos de la proteína de enlace con la heparina de BCG han sido también determinados y han resultado idénticos a los de M. tuberculosis. Una búsqueda de similaridad en las bases de datos de las proteínas ha puesto en evidencia que la proteína de enlace con la heparina no había sido identificada previamente, y que representa por consiguiente un nueva proteína micobacteriana. Además, los 16 primeros aminoácidos no han presentado ninguna similaridad de secuencias significativa con respecto a otras secuencias de proteínas conocidas.
Clonado del gen de BCG que codifica para HBHA
Para el clonado del gen que codifica para HBHA, se han determinado en primer lugar las secuencias N-terminales de los fragmentos internos de HBHA. Para ello, la HBHA purificada ha sido sometida a electroforesis como se ha descrito anteriormente. Después de la electroforesis, la proteína ha sido digerida por la tripsina en el interior del gel. Los péptidos resultantes han sido entonces aislados por HPLC en fase inversa, y después sometidos a la degradación de Edman. Cuatro péptidos han permitido la determinación de secuencia:
El péptido S 1441:
Lys-Ala-Glu-Gly-Tyr-Leu-Glu-Ala-Ala-Thr
El péptido S 1443:
Xxx-Glu-Gly-Tyr-Val-Asp-Gln-Ala-Val-Glu-Leu-Thr-Gln-Glu-Ala-Leu-Gly-Lys
El péptido S 1446:
Xxx-Gln-Glu-Xxx-Leu-Pro-Glu-Xxx-Leu
El péptido S 1447:
Phe-Thr-Ala-Glu-Glu-Leu-Arg
La secuencia de dos pares de oligonucleótidos era derivada de las secuencias peptídicas internas de HBHA. El contenido en G + C generalmente alto del ADN micobacteriano ha conducido a los inventores a favorecer G o C en la tercera posición de los codones ("wobble"). El primer par de oligonucleótidos prevenía del péptido S 1441 y tenía las secuencias siguientes: 5'AAG GC(G/C) GAG GG(G/C) TAC CT 3' (oligo S 1441) y 5' AGG TA(G/C) CCC TC(G/C) GCC TT 3' (oligo S 1441 inverso). El segundo par de oligonucleótidos provenía del péptido S 1443 y tenía las secuencias siguientes: : 5' GAC CAG GC(G/C) GT(G/C) GAG CT 3' (oligo S 1443) y 5' AGC TC(G/C) AC(G/C) GCC TGG TC 3' (oligo S 1443 inverso).
El ADN cromosómico de BCG ha sido extraído como se ha descrito por Kremer et al. (16). Las reacciones de polimerización en cadena (PCR) utilizando 50 ng de ADN cromosómico de BCG y 1 \mug o bien unos oligo S 1441 y S 1443, o bien unos oligo S 1443 y S 1441 inverso han sido efectuadas a una temperatura de hibridación de 50ºC y con un número de ciclos de PCR de 30. Solamente la reacción por PCR efectuada con los oligonucleótidos S 1441 y S 1443 inverso ha dado un fragmento de ADN amplificado específico de aproximadamente 150 pb. Este fragmento amplificado todavía era observado cuando la temperatura de hibridación ha sido aumentada a 57ºC.
El fragmento amplificado ha sido insertado en el lugar Hindll de pUC18 (Boehringer, Mannheim) e introducido en Escherichia coli XL1-BLUE (New England Biolabs). El contenido de plásmido de E. coli recombianante ha sido a continuación analizado por unos procedimientos estándar (17), y el plásmido que contenía el fragmento esperado ha sido llamado pClone5.
Después de purificación por cromatografía sobre una columna de Nucleobond AX (Macherey-Nagel) según las instrucciones del proveedor, un fragmento de ADN bicatenario de aproximadamente 150 pb ha sido secuenciado por el procedimiento de determinación de elongación de cadena didesoxirribunucleotídica utilizando [alpha^{-35}S]dCTP (1,000 Ci/mmol; Amersham) y el kit de secuenciado de ADN de T7 (Pharmacia) según las instrucciones del fabricante. La secuencia obtenida está representada en la figura 7 en la cual la secuencia de los dos oligonucleótidos utilizados para la PCR está subrayada. La secuencia de aminoácidos deducida de la secuencia de ADN ha resultado corresponder a las secuencias de aminoácidos determinadas para los péptidos S1441 y S1443. Esto indicaba que el fragmento PCR amplificado corresponde a una parte interna del gen de BCG que codifica para HBHA.
Para clonar el conjunto del gen que codifica para HBHA, el fragmento de 150 pb de pClone5 ha sido escindido por digestión por las enzimas de restricción BamHI y HindIII. El fragmento ha sido a continuación purificado por electroforesis sobre un gel de poliacrilamida al 7% y escindido del gel por electroelución. El fragmento purificado ha sido marcado con la digoxigenina utilizando el kit de detección y de marcado de ADN por DIG (Boehringer) como se ha recomendado por el fabricante. El fragmento marcado ha sido a continuación utilizado en unos experimentos de transferencia Southern para sondear el ADN cromosómico de BCG digerido por BamHI (figura 8, vía 1), EcoRI (figura 8, vía 2), PstI (figura 8, vía 3), Smal (figura 8, vía 4), Accl (figura 8, vía 5), Ncol (figura 8, vía 6), Notl (figura 8, vía 7), Sacl (figura 8, vía 8) o Sphl (figura 8, vía 9), sometidos a una electroforesis sobre agarosa y transferidos a una membrana de nilón. La membrana ha sido a continuación sondeada con el fragmento BamHl/Hindll de aproximadamente 150 pb de pClone5. Los tamaños de marcadores están presentados en el margen de la derecha. Unos análisis de transferencia Southern han sido efectuados utilizando unos protocolos estándar (17). Como muestra la figura 8, la digestión por Sphl del ADN cromosómico de BCG a dado un fragmento único de aproximadamente 2,5 kb que se hibridaba con la sonda.
Los fragmentos de restricción Sphl del ADN cromosómico de BCG de 2,8 y a 2,7 kb han sido entonces purificados por electroforesis preparativa y electroelución, e insertados en el lugar Sphl de pUC18. Los plásmidos recombinantes han sido utilizados para transformar E. coli XL1-Blue. Unas colonias blancas cultivadas sobre gelosa LB (17) a las que se ha añadido ampicilina (150 \mug/ml) de isopropil-tiogalactopiranosido (IPTG, 40 \mug/ml) y X-gal (40 \mug/ml) han sido analizadas por hibridación sobre colonias utilizando la sonda marcada con la digoxigenina. Entre aproximadamente 300 colonias analizadas, una se ha hibridado con la sonda. El análisis por restricción del plásmido aislado de estos clones ha indicado que contenía un fragmento Sphl de 2,5 kb que se ha hibridado con la sonda en transferencia Southern.
Análisis de la secuencia del gen de BCG que codifica para HBHA
El gen que codifica para HBHA contenido en el fragmento Sphl de 2,5 kb ha sido secuenciado utilizando el procedimiento de terminación de elongación de cadena didesoxirribonucleótidica descrito anteriormente. La secuencias de los oligonucleótidos sintéticos utilizados para el secuenciado están representadas en una tabla 1, y la estrategia de secuenciado está representada en la figura 9. El fragmento Sphl de 2,5 kb clonado está representado por el trazo negro. Los punteados representan el ADN vector. Las flechas gruesas representan el marco abierto de lectura de HBHA. Las flechas finas indican la dirección y la longitud del fragmento de ADN secuenciado para cada oligonucleótido indicado encima de su flecha respectiva.
TABLA I Oligonucleótidos utilizados para el secuenciado del gen que codifica para HBHA
Nombre del oligonucleótido Secuencia
HBHA Sec 1 5'AGC CGG TAC AAC GAG CTG CTC 3'
HBHA Sec 1 Inv 5'GAC CAG CTC GTT GTA CCG GCT 3'
HBHA Sec 2 5' CAT CCA ACA CGT CGA CTC C 3'
HBHA Sec 3 5' TTG ATG TCA TCA ATG TTC G 3'
HBHA Sec 4 5' CGT GGA CCA GGC GGT GGA G 3'
HBHA Sec 5 5' GAC GAT CAG GAG GTT TCC CCG 3'
Iniciador inverso 5' AGC GGA TAA CAA TTT CAC ACA GGA 3'
El conjunto del gen que codifica para HBHA está localizado en el interior del fragmento Sphl de 2,5 kb, en un extremo del fragmento, y ha sido totalmente secuenciado a partir de las dos ramas.
La secuencia nucleotídica así como la secuencia proteica derivada está representada en la figura 10. El marco abierto de lectura ha sido puesto en evidencia entre los nucleótidos 331 y 927. Los 16 primeros codones después del eventual codón de iniciación ATG 331-333 se han traducido en una secuencia de aminoácidos idéntica a la determinada después del secuenciado N-terminal de la proteína HPHA purificada. Corriente arriba del eventual codón de iniciación, en los residuos 331-333, se ha encontrado un codón de paro TAG en fase en las posiciones 310 a 312. Esto sugiere en gran manera que el marco abierto de lectura de HBHA no contiene secuencias que codifican para el péptido señal clásico, y 331333 representa por tanto probablemente el codón de iniciación. Esto está sostenido por la presencia de un lugar putativo de enlace de los ribosomas AGGAA que se encuentra de 10 a 6 nucleótidos corriente arriba del codón de iniciación.
La secuencia proteica deducida presenta un peso molecular calculado de 21390, lo que es inferior al peso molecular aparente estimado por SDS-PAGE. La proteína citada está compuesta por 198 aminoácidos y no contiene cisteína, metionina, histidina o triptofano. Las cinco secuencias peptídicas determinadas han sido encontradas de nuevo en la secuencia proteica citada de HBHA (subrayada en la figura 10). Unas búsquedas de homología en las bases de datos de proteínas han confirmado que HBHA es una proteína micobacteriana no identificada hasta el presente.
Los inventores han identificado una región de la proteína susceptible de estar implicada en las interacciones con los glicoconjugados sulfatados. Esta región está comprendida en la secuencia siguiente:
KKAAPAKKAAPAKKAAPAKKAAAKKAPAKKAAAKKVTQK
\newpage
Unos péptidos particularmente susceptible de estar implicados en las interacciones son los siguientes:
KKAAPA
KKAAAKK
Las repeticiones en el extremo C-terminal de la proteína, ricas en prolinas, alaninas y lisinas, podrían explicar la diferencia entre los pesos moleculares aparentes y calculados de la proteína que sufre unas modificaciones traduccionales tales como la glicosilación.
La invención se refiere por tanto más particularmente a la porción C-terminal de la secuencia de la figura 10 y más particularmente la secuencia que comprende aproximadamente los 50 últimos aminoácidos entre los aminoácidos 150 y 199 de la secuencia de la figura 10. De forma particularmente preferida, la invención se refiere al extremo C-terminal de la proteína de la figura 10, y más particularmente al extremo C-terminal que comprende las repeticiones ricas en prolina, alanina y lisina, o sea los 50 últimos aminoácidos de la secuencia de la figura 10.
Se puede prever también cualquier variante de las secuencias descritas anteriormente obtenida por adición, sustitución o deleción de uno o varios aminoácidos sin modificar de forma sustancial las propiedades de la región de interés. Entre las modificaciones previstas, se observan muy particularmente a las mutaciones silenciosas a nivel de la secuencias nuecleotídicas que no modifican la secuencia peptídica de la proteína o del fragmento de interés así como las mutaciones conservadoras que consisten en sustituir uno o varios aminoácidos que presentan las mismas características funcionales que el aminoácido de la secuencia nativa. Unas adiciones o deleciones de aminoácidos sin que las propiedades de las regiones de interés sean sustancialmente modificadas forman asimismo parte de la invención. Algunos de los residuos pueden ser eliminados o modificados expresando un gen modificado de esta manera en E. coli como se ha descrito para el gen completo. Si esta proteína fija la heparina con la misma afinidad que la HBHA entera, esto significa que las secuencias repetidas no están implicadas en esta fijación. En contrapartida, si la proteína modificada pierde la capacidad de interactuar con la heparina, la región modificada de la proteína desempeña un papel en esta interacción.
Expresión del gen de la HBHA de BCG en Escherichia coli
La invención se refiere asimismo a un huésped celular recombinante, caracterizado porque comprende en su genoma una de las secuencias nucleotídicas descritas anteriormente. Más particularmente, la invención se refiere a la transformación de huéspedes celulares tales como E. coli con una de las secuencias nucleotídicas de la invención a fin de producir el antígeno micobacteriano HBHA que permite la adherencia de las micobacterias a los glúcidos sulfatados de las células epiteliales. La cepa bacteriana a transformar puede comprender la secuencia nucleotídica que codifica para la porción C-terminal del polipéptido HBHA de la figura 10, que codifica para los 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA o que codifica para los 30 a 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA.
A fin de producir la HBHA de BCG en Escherichia coli, el plásmido derivado de pU18 que contiene el fragmento Sphr de 2,5 kb que comprende el gen completo de la HBHA de BCG fue restringido simultáneamente por Nco l y Kpn l. El fragmento de 705 pares de bases salido de esta doble restricción fue purificado por electroelución después de migración en un gel de agarosa de 1% según los procedimientos estándar (17) y finalmente clonado en el vector de expresión pKK388-1 (Clontech, Palo Alto, Ca., USA) previamente restringido por Nco l y Kpn l. El plásmido recombinante fue a continuación introducido en E. coli XL1-Blue mediante técnicas clásicas de transformación (17).
El análisis fenotípico de la cepa que lleva este plásmido de expresión fue realizado cultivando ésta en un medio LB líquido y estimulando la producción de la HBHA recombinante por la adición de isopropiltiogalactopiranósido (IPTG) según unos procedimientos estándar (17). Prácticamente, dos cultivos en erlenmeyers de 500 ml que contienen cada uno 100 ml de medio líquido suplementado con ampicilina a razón de 150 \mug/ml, fueron respectivamente inoculados con 4 ml de precultivo E. coli XL1-Blue que contiene el plásmido de expresión de la HBHA o el plásmido pKK388-1 que representa el cultivo controlado. El crecimiento de los dos cultivos fue seguido por medición de la densidad óptica a 600 nm. Cuando ésta fue de 0,6, se añadió IPTG a los cultivos a razón de 1 mM final y los cultivos fueron prolongados durante 4 horas. Unas muestras de cultivo fueros extraídas antes de la adición de IPTG y al término de las 4 horas de cultivo en presencia del inductor a fin de analizar por electroforesis en gel de poliacrilamida y por inmunotransferencia la producción de HBHA recombinante.
Los resultados de estos diferentes análisis están representados en la figura 11.
Las pistas A y B representan unos lisados totales antes de la inducción de E. coli XL1-Blue transformado respectivamente por pKK388-1 y el derivado de pKK3588-1 que contiene el gen que codifica la HBHA. Las pistas C y D representan unos lisados totales después de inducción con el IPTG de E. coli XL1-Blue transformado respectivamente por pKK388-1 y el derivado de pKK388-1 que contiene el gen que codifica la HBHA. Las pistas E contienen 1 \mug de HBHA purificada a partir de las paredes de BCG. De izquierda a derecha, los diferentes paneles representan respectivamente la coloración con azul de Coomassie R-250 del gen de poliacrilamida y las inmunotransferencias sondeadas por un suero murino controlado, un suero murino dirigido contra la HBHA de BCG, el anticuerpo monoclonal murino 3921E4 y el anticuerpo monoclonal murino 4057D2. Los pesos moleculares de referencia están inscritos a la izquierda de panel que presenta la coloración con azul de Coomassie del gel de poliacrilamida.
El análisis en gel de poliacrilamida coloreado con azul de Coomassie muestra la síntesis de un polipéptido de aproximadamente 27 kDa en E. coli XL1-Blue que lleva el vector de expresión de la HBHA y desreprimido por el IPTG. Este polipéptido reconocido en inmunotransferencia por un antisuero murino dirigido contra la proteína HBHA purificada de un sobrenadante de cultivo de BCG no es producido por E. coli XL1-Blue que lleva el vector pKK388-1 sin inserción, que muestra que su síntesis depende de la secuencia de ADN de BCG clonado en el vector de expresión. Como ésta es íntegramente la secuencia codificante de la HBHA de BCG, fue sorprendente observar que el polipéptido recombinante presenta un peso molecular aparente más bajo que el de la HBHA purificada de BCG y que es de 28 kDa en el sistema de gel considerado.
Por tanto la invención se refiere asimismo a una secuencia peptídica recombinante caracterizada porque permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes. Más particularmente, la invención se refiere a una secuencia peptídica que comprende un polipéptido de aproximadamente 27 kDa reconocido por el anticuerpo monoclonal 3921E4 (14) y no reconocido por el anticuerpo monoclonal 4057D2 (14). De manera preferida, la secuencia peptídica recombinante de la invención es el producto de expresión de una cepa E. coli transformada con una de las secuencias nucleotídicas descritas anteriormente y que codifica para una secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes, más particularmente una secuencia nucleotídica obtenida a partir de M. bovis BCG o M. tuberculosis.
Como el peso molecular de la HBHA deducido a partir de la secuencia de su gen es significativamente inferior a su peso molecular aparente observado después de migración electroforética y que esta diferencia es el resultado de modificaciones postraduccionales de la HBHA, estas modificaciones no se han realizado en E. coli. Esta conclusión está apoyada por el hecho de que se observa una inmunorreactividad diferencial de la HBHA recombinante con los dos anticuerpos monoclonales 3921E4 y 4057D2. Si estos dos anticuerpos monoclonales reconocen de forma equivalente en inmunotransferencia la HBHA purificada de BCG, solamente 3921E4 es inmunoreactivo con la HBHA recombinante producida en E. coli. Esta observación muestra en primer lugar que los epítopos de estos dos anticuerpos monoclonales son diferentes y que el epítopo reconocido por 4057D2 sobre la HBHA ya no está presente cuando ésta es producida en E. coli, que está localizado sobre un elemento molecular resultante de una modificación postraduccional no realizada por E. coli.
Esta modificación postraduccional es una glicosilación en la medida en que ha sido ya demostrado que la parte sacarídica de una glicoproteína podía ser inmunogénica. El motivo sacarídico es muy inmunogénico en la medida en que el análisis por inmunotransferencia que utiliza suero murino anti-HBHA da lugar a una señal más baja con la HBHA recombinante con respecto a la observada con la HBHA purificada de BCG. Esta observación es tanto más interpelante que la cantidad de HBHA recombinante puesta en juego en este análisis es ampliamente superior a la de la HBHA natural, como atestigua la coloración con azul de Coomassie del gel de poliacrilamida. Por otra parte, como la inmunorreactividad de 3921E4 es próxima a la observada con el suero murino, el epítopo reconocido por este anticuerpo monoclonal es por tanto parcialmente dependiente de la modificación postraduccional sospechada.
Varios enfoques experimentales han sido previstos para elucidar la naturaleza exacta de esta modificación postraduccional. En primer lugar, la HBHA purificada a partir de BCG es sometida a la acción de diferentes endoglicosidasas o exoglicosidasas a fin de ver si el peso molecular aparente de esta proteína disminuye después de la acción de estas enzimas. Una migración electroforética más rápida observada después de la digestión con una o varias de estas enzimas, informa directamente sobre la naturaleza química de la modificación sacarídica. Paralelamente, unos cultivos de BCG realizados en presencia de inhibidores de glicosilación (por ejemplo tunicamicina que inhibe la N-glicosilación en las bacterias gram-positivas) constituyen un enfoque interesante para elucidar la naturaleza de las modificaciones postraduccionales de la HBHA.
Identificación del lugar de fijación a la heparina ("Heparin-binding site") de la HBHA
Como se ha demostrado que la HBHA tiene una función directa en la interacción entre el BCG y las células epiteliales, interacción que se puede inhibir por la heparina, es importante identificar la región que está implicada en la interacción del BCG con las células epiteliales a través de los polisacaridos sulfatados.
La HBHA producida en forma recombinante por E. coli es el objeto de una proteolisis que afecta a su extremo carboxiterminal y provoca una disminución de afinidad para le heparina.
La HBHA producida en E. coli WL 1 Blue se acumula en el citoplasma pero permanece soluble puesto que una sonicación de los colibacilos seguida de una centrifugación de clarificación (10.000 g durante 15 minutos) permite encontrar de nuevo la totalidad de la HBHA detectable en inmunoblot en la fracción soluble del lisado. Cuando esta última es incubada a temperatura ambiente, la HBHA recombinante sufre una degradación rápida hasta el término de una incubación de 2 horas, su peso molecular aparente pasa de 27 kDa a 19 kDa. La forma de 19 kDa que ya no es reconocida por el anticuerpo monoclonal 3921E4 muestra sin embargo una buena resistencia a la degradación ulterior puesto que esta forma permanece estable al término de una incubación de 18 horas a temperatura ambiente. Como la degradación de la HBHA recombinante ha podido ser parada por adición de 1 mM de AEBSF que es un inhibidor de proteasas de serina, es probable que esta degradación sea el resultado de un proteolisis. Debe observarse que la HBHA nativa incubada en un lisado de E. coli XL1-Blue no sufre semejante degradación, sugiriendo así que la modificación postraduccional soportada por la HBHA nativa le confiere una resistencia con respecto a la proteolisis observada con la HBHA recombinante.
El análisis cromatográfico sobre heparina-Sefarosa de un sonicado clarificado de E. coli XL1-Blue que produce la HBHA recombinante y suplementado con 1 mM de AEBSF, ha revelado que la HBHA recombinante fija la heparina con la misma afinidad que la HBHA nativa puesto que eluye a 350 mM NaCl en PBS. Por lo contrario, la HBHA degradada en polipéptido de 19 kDa ya no fija la heparina lo que muestra que la parte escindida es indispensable para el reconocimiento de los polisacaridos sulfatados. La HBHA recombinante purificada sobre heparina-Sefarosa se ha revelado además incapaz de aglutinar los eritrocitos de conejo. Otras observaciones muestran que la modificación postraduccional de la HBHA no está implicada en su actividad de fijación a la heparina pero es importante para su actividad de hemaglutinación.
El análisis de la HBHA recombinante por cromatografía sobre matriz de heparina inmovilizada ha resultado también interesante para la cartografía del campo proteico implicado en el reconocimiento de la heparina (Heparin-binding site). En efecto, tres formas de HBHA recombinante que presentan unos pesos moleculares de 27, 26, 25 kDa fueron eluidas por un gradiente lineal de NaCl que varía de 0 a 500 mM y aplicado al tampón de lavado de la columna (PBS). Las formas de 26 y 25 kDa, productos de degradación de la proteína recombinante completa de 27 kDa, eluyen respectivamente aproximadamente 310 y 280 mM NaCl. Como estas dos formas presentan un descenso de afinidad para la heparina con respecto a la proteína recombinante completa, era importante conocer la región en la que se efectúan las truncaduras. Para ello, los extremos aminoterminales de las 3 formas purificadas sobre heparina-Sefarosa fueron microsecuenciadas. El análisis de los 10 primeros aminoácidos revela que las 3 especies moleculares presentan la misma secuencia que es idéntica a la secuencia aminoterminal de la HBHA purificada a partir de paredes de BCG. Esta observación muestra por tanto que la degradación de la HBHA recombinante se efectúa por escisiones carboxiterminales sucesivas. Estas escisiones que van a la par de un descenso de afinidad para la heparina muestran que los aminoácidos carboxiterminales de la HBHA están directamente implicados en el reconocimiento de los polisacaridos sulfatados. El gran contenido de lisinas en las zonas repetidas carboxiterminales de la HBHA aboga por otra parte por una interacción electrostática entre las cargas positivas de las lisinas y las cargas negativas soportadas por los residuos sulfatados de la heparina.
Por otra parte, la función de las lisinas en las interacciones proteínas-azúcares sulfatados está documentada (18).
La forma de 19 kDa observada después de proteolisis de la HBHA recombinante podría por lo tanto corresponder a una HBHA y que ha perdido su secuencias repetidas carboxiterminales y que corresponden a una pérdida de 39 aminoácidos. En esta hipótesis, la cadena polipeptídica de la HBHA perdería una masa de aproximadamente 3,8 kDa y pasaría así de 21,3 a 17,5 kDa. El peso molecular aparente de la HBHA recombinante después de proteolisis en un lisado de E. coli XL1-Blue es totalmente compatible con esta hipótesis, también es interesante destacar que la migración electroforética aberrante de la HBHA y atribuida a sus secuencias repetidas carboxiterminales, ya no es observada con la forma degrada de 19 kDa que ya no fija la heparina. Esta última observación refuerza por tanto la hipótesis según la cual la HBHA recombinante de 19 kDa correspondería a una HBHA que ha perdido sus secuencias repetidas carboxiterminales. Como el anticuerpo monoclonal 3921E4 no reconoce ya la HBHA recombinante de 19 kDa, esto sugiere que su epítopo estaría localizado en las secuencias repetidas carboxiterminales.
Reactividad inmunitaria con respecto a la HBHA por unos antisueros de los tuberculosos
Para saber si HBHA es capaz de inducir una respuesta inmunitaria en el hombre, unos análisis de inmunomarcados han sido realizados utilizando HBHA purificada y unos antisueros humanos que provienen de tuberculosos. Cinco microgramos de la proteína han sido sometidos a la electroforesis utilizando un gel de poliacrilamida-SDS al 15%, y después transferidos sobre unas membranas de nitrocelulosas sondeadas ulteriormente con los sueros diluidos 100 veces que provienen de 7 pacientes diferentes afectados de tuberculosis evolutiva (ver figura 6, pistas 3A a 493) (pista 1, HBHA purificada, pista 2, proteína no pertinente), así como el suero de un sujeto sano (pista testigo). Las pistas de la izquierda contienen las proteínas purificadas (pistas 1 y 2) y los marcadores de peso molecular (ver PM) ha sido coloreados con azul de Coomassie después de SDS-PAGE.
Los resultados presentados en la figura 6 muestran que todos los sueros de los tuberculosos contienen unos anticuerpos anti-HBHA, mientras que el suero del individuo sano no contenía dichos anticuerpos. Estos resultados indican que la HBHA expuesta a la superficie es inmunógena durante la evolución de la tuberculosis humana y que la presencia de anticuerpos anti-HBHA permite determinar la presencia de infecciones micobacterianas.
La modificación postraduccional soportada por la HBHA nativa es un determinante antigénico importante en los pacientes de tuberculosis.
La HBHA recombinante producida por E. coli fue analizada por inmunoblot utilizando los sueros de pacientes tuberculosos. Comparativamente con las señales de detección obtenidas con la HBHA nativa, estos reactivos inmunológicos han reconocido muy débilmente la proteína recombinante, indicando por tanto que la modificación postraduccional de la HBHA lleva uno o unos epítopos mayores. Estos sueros han resultado incapaces de detectar la HBHA recombinante de 19 kDa.
La invención se refiere por tanto a la utilización de una secuencia peptídica o de la proteína de la invención, y particularmente a una o varias regiones inmunógenas de esta secuencia o proteína, en el diagnóstico de infecciones micobacterianas, en particular para la posterior evidencia de la presencia de anticuerpos anti-HBHA en los fluidos biológicos. De manera general, una secuencia peptídica o la proteína o un polipéptido recombinante preferentemente modificado según la invención está ligada a un soporte e incubada con unos fluidos biológicos susceptibles de contener unos anticuerpos anti-HBHA. Los anticuerpos anti-HBHA ligados al polipéptido de la invención son a continuación puestos en evidencia o bien con unos anticuerpos marcados dirigidos contra los anticuerpos anti-HBHA, o bien con unos anticuerpos no marcados dirigidos contra los anticuerpos anti-HBHA y unos anticuerpos marcados por ejemplo por una enzima de tipo fosfatasa alcalina o peroxidasa, o de biotina dirigidos contra los anticuerpos no marcados.
De forma detallada, se puede utilizar la proteína completa o un polipéptido recombinante de la invención pero también se puede utilizar una o varias regiones inmunógenas de esta proteína que pueden ser determinadas por unas técnicas llamadas de "epitope mapping" bien conocidas por el experto en la materia. Por ejemplo, con vistas a cartografiar los epítopos B y T presentes en la molécula de HBHA completa, se recurre al procediendo de los perfiles de hidrofobicidad (19). También se utiliza la predicción informatizada de determinantes antigénicos para células B (B).
El polipéptido elegido es adsorbido sobre un soporte de placa de microtitulación, cánula, microbola u otro. La fijación del polipéptido se efectúa utilizando unas técnicas conocidas por el experto en la materia. De manera preferida, el soporte utilizado es una placa de microtitulación. El polipéptido está por tanto diluido en un tampón carbonato básico y distribuido en los pocillos. Después de una incubación de algunas horas a temperatura ambiente, se efectúan varios lavados utilizando un tampón fisiológico.
El polipéptido fijado al soporte es a continuación incubado con una muestra de fluido biológico. Varios tipos de fluidos biológicos pueden ser utilizados y obtenidos a partir de animales o de humanos. Más particularmente, el fluido biológico puede ser obtenido a partir de suero, de linfa, de saliva o de orina o también aislado a partir de tejidos tales como las células de pulmones. La incubación se realiza según los procedimientos habituales. En este caso, los sueros de paciente son diluidos y puestos en contacto con la secuencia peptídica fijada sobre la placa. La incubación de aproximadamente una hora es seguida por varios lavados con un tampón fisiológico. Los anticuerpos anti-HBHA ligados al polipéptido de la invención son a continuación puestos en evidencia o bien con unos anticuerpos marcados dirigidos contra los anticuerpos anti-HBHA, o bien con unos anticuerpos no marcados dirigidos contra los anticuerpos anti-HBHA y después con unos anticuerpos marcados dirigidos contra los anticuerpos no marcados.
El marcado de los anticuerpos puede ser radioactivo pero se preferirá de forma general otro tipo de marcado habitual. Las sustancias fluorescentes tales como la esitiocianatofluoriscina o las enzimas tales como la fosfatasa alcalina, la peroxidasa o la biotina/estreptavidina son unos marcadores comúnmente utilizados. La elección de los anticuerpos marcados o no marcados depende del animal del cual provienen los líquidos biológicos. Si se trata de líquido biológico humano, los anticuerpos utilizados son dirigidos contra unas inmunoglobulinas humanas.
El enlace entre el anticuerpo anti-HBHA y los anticuerpos marcados o no marcados se efectúa según las técnicas habituales. Por ejemplo, la reacción tiene lugar durante una hora a temperatura ambiente y después de varios lavados, se añade un substrato del marcador.
La invención se refiere asimismo a un kit que permite detectar la presencia de anticuerpos anti-HBHA en una muestra de fluido biológico. El kit comprende un polipéptido, o una o varias regiones inmunógenas de la HBHA adsorbida sobre un soporte y de forma opcional, un anticuerpo marcado (y si es necesario un anticuerpo no marcado) así como los tampones habituales y un substrato del marcador.
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<110> INSTITUT PASTEUR DE LILLE INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE M
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<120> IDENTIFICACIÓN Y CLONACIÓN DE UN ANTÍGENO MICROBACTERIANO QUE CORRESPONDE A UNA HEMAGLUTININA DE UNIÓN A LA HEPARINA
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<130> B3168AAA-I. P. L./INSERM
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<140> EP 97925109.7
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<141> 1997-05-20
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<151> 1996-05-17
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<160> 20
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<170> PatentIn Ver. 2.1
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<211> 39
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia peptídica que comprende una región involucrada en interacciones con glicoconjugados sulfatados y en el enlace heparina.
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<400> 1
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\sa{Lys Lys Ala Ala Pro Ala Lys Lys Ala Ala Pro Ala Lys Lys Ala Ala}
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: péptido S 1441
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: péptido S 1443
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<400> 3
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<210> 4
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: péptido S 1446
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<212> PRT
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<231> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la secuencia artificial: péptido S 1447
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<212> ADN
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido originado a partir del péptido S 1441 (oligo S 1441)
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido originado a partir del péptido S 1441 (oligo S 1441 inverso)
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido originados a partir del péptido S 1443 (oligo S 1443)
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido originado a partir del péptido S 1443 (oligo S 1443 inverso)
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<213> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHASeq1 y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHA Seqlinv y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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gaccagctcg ttgtaccggc t
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHASeq2 y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHA Seq3 y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<400> 13
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHA Seq4 y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado HBHA Seq5 y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<223> Descripción de la secuencia artificial: oligonucleótido denominado iniciador inverso y utilizado para secuenciar el gen que codifica para HBHA
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<212> ADN
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia nucleotídica y secuencia amino de un fragmento de HBHA deducido a partir de un fragmento PRC de ADN BCG cromosómico.
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<220>
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<222> (1)..(147)
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia nucleotídica y secuencia amino de un fragmento de HBHA deducido a partir de un fragmento PRC de ADN BCG cromosómico.
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2
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<210> 19
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<211> 1097
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<212> ADN
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia ADN del gen BCG que codifica para HBHA.
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<220>
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<221> CDS
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<222> (331)..(924)
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<223> CDS desde 811 a 828, desde 829 a 846, desde 847 a 864, desde 865 a 885 y desde 895 a 915: péptido que puede estar particularmente involucrado en la interacción con glicoconjugados sulfatados.
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<400> 19
3
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<212> PRT
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<213> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la secuencia artificial: Secuencia ADN del gen BCG que codifica para HBHA.
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<400> 20
4

Claims (21)

1. Antígeno proteínico micobacteriano seleccionado de entre el grupo constituido:
a)
por la parte C-terminal de polipéptido HBHA de la figura 10,
b)
por la secuencia peptídica de los 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10, y
c)
por una secuencia peptídica de los 30 a 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10,
permitiendo dicho antígeno la adherencia de las micobacterias a los glúcidos sulfatados de las células epiteliales.
2. Antígeno según la reivindicación 1, caracterizado porque el polipéptido que permite la adherencia está comprendido en la secuencia siguiente:
KKAAPAKKAAPAKKAAPAKKAAAKKAPAKKAAAKKVTQK
o cualquier porción de esta secuencia que permita la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes.
3. Antígeno según la reivindicación 1, susceptible de ser obtenido a partir de una micobacteria, y en particular de M. bovis BCG.
4. Antígeno según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es reconocido por los anticuerpos monoclonales 3921E4 y 4057D2.
5. Polipéptido recombinante, susceptible de ser obtenido por expresión en un huésped celular, de un polinucleótido que codifica para la parte C-terminal del polipéptido HBHA de la figura 10, o los 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10 o los 30 a 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10, y constitutivo de un antígeno micobacteriano HBHA que permite la adherencia de las micobacterias a los glúcidos sulfatados de las células epiteliales.
6. Polipéptido recombinante según la reivindicación 5, caracterizado porque la secuencia polinucleotídica se obtiene a partir de M. bovis BCG o M. tuberculosis.
7. Polipéptido recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado porque es reconocido por el anticuerpo monoclonal 3921E4 y no reconocido por el anticuerpo monoclonal 4057D2.
8. Polipéptido recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, comprendido en los 50 últimos aminoácidos del extremo C-terminal del polipéptido HBHA de la figura 10.
9. Polipéptido recombinante según la reivindicación 7, caracterizado porque el huésped celular es E. coli.
10. Composición inmunógena contra las infecciones micobacterianas que contienen a título de principio activo un antígeno proteico según una de las reivindicaciones 1 a 4 o un polipéptido según una de las reivindicaciones 5 a 8.
11. Reactivo, para la detección de anticuerpos anti-HBHA en un fluido biológico, seleccionado en un grupo constituido:
a)
por la parte C-terminal del polipéptido HBHA de la figura 10,
b)
por la secuencia peptídica de los 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10, y
c)
por una secuencia peptídica de los 30 a 50 últimos aminoácidos del polipéptido HBHA de la figura 10,
d)
por un antígeno según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, y
e)
por un polipéptido recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9.
12. Kit para el diagnóstico serológico de las infecciones por micobacterias, que comprende por lo menos:
a)
un reactivo según la reivindicación 11, estando dicho reactivo acoplado o adsorbido sobre un soporte;
b)
un anticuerpo anti-anticuerpo, modificado de tal manera que se le pueda acoplar una señal de detección.
13. Kit según la reivindicación 12, caracterizado porque el anticuerpo anti-anticuerpo es específico de las inmunoglobulinas humanas.
14. Kit según la reivindicación 12 ó 13, en el que el anticuerpo anti-anticuerpo está marcado directamente o indirectamente, o bien por una sustancia marcadora, o bien por una enzima que por transformación de su substrato emitirá una señal de marcado.
15. Polinucleótido, caracterizado porque su secuencia codifica para un antígeno según la reivindicación 1.
16. Polinucleótido según la reivindicación 15, caracterizado porque su secuencia está comprendida en una secuencia que codifica para el polipéptido siguiente.
KKAAPAKKAAPAKKAAPAKKAAAKKAPAKKAAAKKVTQK
o cualquier porción de esta secuencia peptídica que permite la adherencia de micobacterias a unas células huéspedes.
17. Vector recombinante, caracterizado porque comprende una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16.
18. Huésped celular recombinante, caracterizado porque contiene el vector recombinante de la reivindicación 17.
19. Huésped celular recombinante según la reivindicación 18, caracterizado porque dicho huésped es una micobacteria.
20. Huésped celular recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 19, caracterizado porque dicho huésped celular es M. bovis BCG.
21. Huésped según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque dicha secuencia nucleotídica está sobreexpresada por dicho huésped.
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