RU2304146C2 - Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification - Google Patents

Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification Download PDF

Info

Publication number
RU2304146C2
RU2304146C2 RU2005133300/04A RU2005133300A RU2304146C2 RU 2304146 C2 RU2304146 C2 RU 2304146C2 RU 2005133300/04 A RU2005133300/04 A RU 2005133300/04A RU 2005133300 A RU2005133300 A RU 2005133300A RU 2304146 C2 RU2304146 C2 RU 2304146C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peptide
hydrophobic
radicals
hydrocarbons
peptides
Prior art date
Application number
RU2005133300/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005133300A (en
Inventor
Александр Борисович Рыжиков (RU)
Александр Борисович Рыжиков
Евгений Александрович Рыжиков (RU)
Евгений Александрович Рыжиков
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Эпитек"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Эпитек" filed Critical Закрытое акционерное общество "Эпитек"
Priority to RU2005133300/04A priority Critical patent/RU2304146C2/en
Publication of RU2005133300A publication Critical patent/RU2005133300A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304146C2 publication Critical patent/RU2304146C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: organic chemistry, peptides.
SUBSTANCE: invention relates to technology used for stabilization of loop-shaped structure of synthetic peptides. Invention proposes a method for stabilization of loop-shaped structure of synthetic peptides by noncovalent interaction of hydrophobic hydrocarbons or their radicals between them wherein hydrophobic hydrocarbons or their radicals are arranged at opposite N- and C-ends of peptide, or in immediate vicinity from their, and these hydrophobic hydrocarbons or their radicals are bound with a hydrophobic carrier noncovalently also. Invention provides stabilizing loop-shaped peptide structures without changes of amino acid sequence of peptide and possibility for noncovalent binding the stabilized synthetic peptide antigen with a carrier. Proposed method shows universality and can be used for stabilizing different structures. Invention can be used in pharmacology for preparing preparations of a novel generation and designated for diagnosis, therapy and vaccine prophylaxis of infectious diseases and pathological states in humans and animals.
EFFECT: improved stabilizing method of peptides.
9 cl, 3 dwg, 2 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к технологиям стабилизации изгибов и петлеобразных структур синтетических пептидов и может использоваться в фармакологии для получения препаратов нового поколения, предназначенных для диагностики, терапии и вакцинопрофилактики инфекционных заболеваний и патологических состояний человека и животных.The invention relates to stabilization technologies for bends and loop-like structures of synthetic peptides and can be used in pharmacology for the production of a new generation of drugs intended for the diagnosis, therapy and vaccination of infectious diseases and pathological conditions of humans and animals.

Синтетические пептидные антигены все шире используются как ключевые компоненты качественно новых препаратов для диагностики, терапии и вакцинопрофилактики, так как они лишены недостатков, характерных для традиционно используемых рекомбинантных и природных антигенов, таких как патогенность, остаточная вирулентность, неполная инактивация, пирогенность, сопутствующие неспецифические антигены и т.д. Тем не менее синтетические пептиды имеют ряд специфических особенностей, затрудняющих их успешное использование в диагностике, терапии и вакцинопрофилактике, а именно:Synthetic peptide antigens are increasingly being used as key components of qualitatively new drugs for diagnosis, therapy and vaccination, since they lack the disadvantages characteristic of traditionally used recombinant and natural antigens, such as pathogenicity, residual virulence, incomplete inactivation, pyrogenicity, concomitant non-specific antigens and etc. Nevertheless, synthetic peptides have a number of specific features that impede their successful use in the diagnosis, therapy and vaccination, namely:

1. Низкомолекулярные синтетические пептиды, неконъюгированные с носителем, как правило, не способны вызывать иммунный ответ [Hermanson GT, Mallia AK, Smith PK. «Immobilized Affinity Ligand Techniques» San Diego: Academic Press; 1992].1. Low molecular weight synthetic peptides that are not conjugated to a carrier are generally not able to elicit an immune response [Hermanson GT, Mallia AK, Smith PK. Immobilized Affinity Ligand Techniques San Diego: Academic Press; 1992].

2. Низкомолекулярные синтетические пептиды требуют особых условий сорбции на поверхности носителя, используемого в иммунодиагностических системах [Gomara M.J., Riedemann S., Vega I., Ibarra H., Ercilla G., Haro I. «Use of linear and multiple antigenic peptides in the immunodiagnosis of acute hepatitis A virus infection» // J. Immunological Methods 234, 23-34; 2000].2. Low molecular weight synthetic peptides require special sorption conditions on the surface of a carrier used in immunodiagnostic systems [Gomara MJ, Riedemann S., Vega I., Ibarra H., Ercilla G., Haro I. “Use of linear and multiple antigenic peptides in the immunodiagnosis of acute hepatitis A virus infection "// J. Immunological Methods 234, 23-34; 2000].

3. Низкомолекулярные синтетические пептиды, как правило, не способны формировать стабильную конформацию, аналогичную той, которую имеют имитируемые пептидами фрагменты нативного антигена [Rizo J, Gierasch LM. Constrained Peptides: Models of Bioactive Peptides and Protein Substructures. // Annual Review of Biochemistry Vol.61: 387-416; 1992].3. Low molecular weight synthetic peptides, as a rule, are not able to form a stable conformation similar to that of fragments of a native antigen imitated by peptides [Rizo J, Gierasch LM. Constrained Peptides: Models of Bioactive Peptides and Protein Substructures. // Annual Review of Biochemistry Vol. 61: 387-416; 1992].

Для улучшения иммунологических характеристик пептидных антигенов их конъюгируют с каким-либо высокомолекулярным носителем. В качестве коньюгатов используются как природные и рекомбинантные белки [Wong SS: Chemistry of Protein Conjugation and Crosslinking. Boca Raton: CRC Press; 1991], так и носители небелковой природы: микрочастицы, липосомы, вирусоподобные частицы и др. [Tam JP, Spetzler JC: Multiple Antigen Peptide System. Methods Enzymol. 289:612-636; 1997]. Пептидные антигены коньюгируются с носителем посредством формирования как ковалентных связей, так и нековалентных взаимодействий. С целью увеличения эффективности коньюгирования, основанного на нековалентных взаимодействиях с современньми носителями (микрочастицы, липосомы), синтетические пептиды модифицируют гидрофобными углеводородами, имеющими высокое сродство к гидрофобным частям микрочастиц и липосом [Haro I, Perez S, Garcia M, Chan WC, Ercilla G. «Liposome entrapment and immunogenic studies of a synthetic lipophilic multiple antigenic peptide bearing VP1 and VP3 domains of the hepatitis A virus: a robust method for vaccine design» //FEBS Lett. Apr. 10; 540(1-3):133-40; 2003].To improve the immunological characteristics of peptide antigens, they are conjugated to any high molecular weight carrier. Natural and recombinant proteins are used as conjugates [Wong SS: Chemistry of Protein Conjugation and Crosslinking. Boca Raton: CRC Press; 1991], and non-protein carriers: microparticles, liposomes, virus-like particles, etc. [Tam JP, Spetzler JC: Multiple Antigen Peptide System. Methods Enzymol. 289: 612-636; 1997]. Peptide antigens are conjugated to a carrier through the formation of both covalent bonds and non-covalent interactions. In order to increase the efficiency of conjugation based on non-covalent interactions with modern carriers (microparticles, liposomes), synthetic peptides are modified with hydrophobic hydrocarbons having a high affinity for the hydrophobic parts of microparticles and liposomes [Haro I, Perez S, Garcia M, Chan WC, Ercilla G. “Liposome entrapment and immunogenic studies of a synthetic lipophilic multiple antigenic peptide bearing VP1 and VP3 domains of the hepatitis A virus: a robust method for vaccine design” // FEBS Lett. Apr. 10; 540 (1-3): 133-40; 2003].

С целью увеличения эффективности сорбции пептидных антигенов на поверхностях носителей, используемых в иммунодиагостических системах, поверхности гидрофобных полимеров модифицируют различными способами. Либо изменяют сам пептидный антиген, связывая его ковалентно с поверхностью носителя, либо с высокомолекулярной структурой, способной эффективно сорбироваться на поверхностях носителей, используемых в иммунодиагостических системах [Gomara MJ, Riedemann S, Vega I, Ibarra H, Ercilla G, Haro I. «Use of linear and multiple antigenic peptides in the immunodiagnosis of acute hepatitis A virus infection» // J. Immunological Methods 234, 23-34; 2000].In order to increase the efficiency of sorption of peptide antigens on the surfaces of carriers used in immunodiagnostic systems, the surfaces of hydrophobic polymers are modified in various ways. Either they modify the peptide antigen itself, binding it covalently with the surface of the carrier, or with a high molecular weight structure that can efficiently adsorb on the surfaces of carriers used in immunodiagnostic systems [Gomara MJ, Riedemann S, Vega I, Ibarra H, Ercilla G, Haro I. “Use of linear and multiple antigenic peptides in the immunodiagnosis of acute hepatitis A virus infection "// J. Immunological Methods 234, 23-34; 2000].

Синтетические пептиды, используемые в фармакологии, как правило, имитируют поверхностные фрагменты нативных антигенов. Поверхность нативных белковых антигенов содержит большое количество изгибов и петлеобразных участков [Kuntz ID. «Protein-Folding» // J.Amer. Chem. Soc.94 4009 (1972)]. Синтетические пептиды, как правило, не способны формировать какую - либо стабильную конформацию в растворе, что приводит к потере аффинности связывания противопептидных антител с нативным антигеном и антител от нативных антигенов с синтетическим пептидами и, в свою очередь, сильно снижает активность субстанций, основанных на пептидных антигенах.Synthetic peptides used in pharmacology typically mimic surface fragments of native antigens. The surface of native protein antigens contains a large number of bends and loop-shaped areas [Kuntz ID. "Protein-Folding" // J. Amer. Chem. Soc. 94 4009 (1972)]. Synthetic peptides, as a rule, are not able to form any stable conformation in solution, which leads to a loss in the affinity of binding of anti-peptide antibodies to the native antigen and antibodies from native antigens to synthetic peptides and, in turn, greatly reduces the activity of peptide-based substances antigens.

Известен способ стабилизации вторичной петлеобразной структуры с помощью дисульфидной связи [Broun JR. «Struktural origins of mammalian albumin» // Fed. Proc 35 2141 (1976)]. В этом случае с помощью включения N- и С-концевых цистеинов в состав пептида с последующим замыканием дисульфидной связи можно получить стабильные петлеобразные структуры. Для реализации этого способа в последовательности целевого пептида с N- и С-концов включают аминокислоту цистеин. Аминокислота цистеин может быть включена в последовательность как непосредственно конечная, так и локализована в непосредственной близости от концевых аминокислот. На заключительной стадии формирования циклического пептида тиоловые группы цистеинов окисляют, что приводит к формированию внутримолекулярной дисульфидной связи.A known method of stabilizing a secondary loop-like structure using a disulfide bond [Broun JR. "Struktural origins of mammalian albumin" // Fed. Proc 35 2141 (1976)]. In this case, by including the N- and C-terminal cysteines in the peptide, followed by closure of the disulfide bond, stable loop-like structures can be obtained. To implement this method, the amino acid cysteine is included in the sequence of the target peptide at the N and C ends. The amino acid cysteine can be included in the sequence, either directly terminal or localized in the immediate vicinity of the terminal amino acids. At the final stage of the formation of the cyclic peptide, thiol groups of cysteines are oxidized, which leads to the formation of an intramolecular disulfide bond.

Этот способ стабилизации имеет следующие недостатки: существует высокая вероятность формирования нецелевых межмолекулярных дисульфидных связей; накладываются ограничения на аминокислотный состав целевого пептида, поскольку структура пептида не должна содержать внутренних цистеинов, иначе возможно формирование нецелевых внутримолекулярных дисульфидных связей; полученный таким образом пептид не является готовым прекурсором для связывания его с носителем.This stabilization method has the following disadvantages: there is a high probability of the formation of non-target intermolecular disulfide bonds; restrictions are imposed on the amino acid composition of the target peptide, since the structure of the peptide should not contain internal cysteines, otherwise the formation of non-target intramolecular disulfide bonds is possible; the peptide thus obtained is not a ready-made precursor for binding to the carrier.

Известен также способ стабилизации бета-изгибов коротких пептидов, который основан на склонности аминокислотных последовательностей к формированию тех или иных вторичных структур пептидной цепи, стабилизированных внутримолекулярными нековалентными взаимодействиями (водородными связями, гидрофобными взаимодействиями, солевыми мостиками). Гидрофобные взаимодействия при нормальных условиях в водной среде самые сильные из всех нековалентных взаимодействий. Одним из примеров стабилизации бета-изгибов в коротких пептидах является триптофановый зиппер [A.G.Cochran, N.J.Skelton, M.A.Starovasnik "Triptophan zippers: stable, monomeric β-hairpins". PNAS, 98, (10), p.5578-5583; 2001]. Стабилизация бета-изгиба обуславливается гидрофобными взаимодействиями боковых групп пар молекул триптофана, расположенных симметрично относительно центра изгиба. Этот способ принят за прототип изобретения.There is also a method for stabilizing beta bends of short peptides, which is based on the tendency of amino acid sequences to form certain secondary structures of the peptide chain stabilized by intramolecular non-covalent interactions (hydrogen bonds, hydrophobic interactions, salt bridges). Hydrophobic interactions under normal conditions in the aquatic environment are the strongest of all non-covalent interactions. One example of stabilization of beta bends in short peptides is the tryptophan zipper [A.G. Cochran, N.J. Skelton, M.A. Starovasnik "Triptophan zippers: stable, monomeric β-hairpins". PNAS, 98, (10), p. 5578-5583; 2001]. The stabilization of beta bending is caused by hydrophobic interactions of the side groups of pairs of tryptophan molecules located symmetrically with respect to the center of bending. This method is adopted as a prototype of the invention.

Прототип обладает следующими недостатками:The prototype has the following disadvantages:

- стабилизация изгиба пептидной цепи зачастую требует вмешательства в аминокислотную последовательность пептида, что может привести к потере аффиности комплексов антиген-антитело;- stabilization of the bend of the peptide chain often requires intervention in the amino acid sequence of the peptide, which can lead to loss of affinity of antigen-antibody complexes;

- полученный пептид не является готовым прекурсором для связывания его с носителем;- the resulting peptide is not a ready-made precursor for binding to a carrier;

- способ пригоден только для стабилизации бета-изгибов.- the method is suitable only for stabilization of beta bends.

Изобретение решает задачу создания способа стабилизации изгибов и петлеобразных структур пептидов, позволяющего не затрагивать аминокислотную последовательность пептида, а также создавать пептиды, являющиеся готовым прекурсором для связывания их с носителями, при этом универсального, пригодного и для стабилизации изгибов и петлеобразных структур пептидов, имеющих произвольную аминокислотную последовательность.The invention solves the problem of creating a method for stabilizing the bends and loop-like structures of peptides, which does not affect the amino acid sequence of the peptide, as well as creating peptides that are a ready-made precursor for binding them to carriers, while being universal, suitable for stabilizing the bends and loop-like structures of peptides having an arbitrary amino acid sequence.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ стабилизации вторичной петлеобразной структуры синтетических пептидов путем нековалентного взаимодействия гидрофобных углеводородов или их радикалов между собой, в соответствии с которым гидрофобные углеводороды или их радикалы располагают на противоположных N и С концах пептида, либо в непосредственной близости от них, причем названные гидрофобные углеводороды или их радикалы также нековалентно связывают с гидрофобным носителем.The problem is solved in that a method is proposed for stabilizing the secondary loop-like structure of synthetic peptides by non-covalent interaction of hydrophobic hydrocarbons or their radicals with each other, according to which hydrophobic hydrocarbons or their radicals are located on opposite N and C ends of the peptide, wherein said hydrophobic hydrocarbons or their radicals are also non-covalently bound to a hydrophobic carrier.

При ковалентном связывании не менее чем двух сильно гидрофобных углеводородных радикалов, находящихся с противоположных N и С концов пептидной цепи, происходит изгибание пептидной цепи за счет сближения ее N и С концов и формирование нековалентного взаимодействия между N и С концевыми гидрофобными углеводородными радикалами, а также формирование нековалентного взаимодействия названых гидрофобных углеводородных радикалов с гидрофобньм носителем.When covalently bonds at least two strongly hydrophobic hydrocarbon radicals located at opposite N and C ends of the peptide chain, the peptide chain bends due to the convergence of its N and C ends and the formation of non-covalent interaction between the N and C terminal hydrophobic hydrocarbon radicals, as well as non-covalent interaction of the aforementioned hydrophobic hydrocarbon radicals with a hydrophobic carrier.

Гидрофобные углеводородные радикалы могут быть ковалентно связаны с реакционноспособными группами пептида, содержащимися на его противоположных N и С концах или в непосредственной близости от них, причем реакционноспособными группами пептида могут являться карбоксильные группы, или амидные группы, или тиоловые группы, или иные реакционноспособные группы, способные обеспечить селективное ковалентное связывание гидрофобных углеводородных радикалов с молекулой пептида.Hydrophobic hydrocarbon radicals can be covalently linked to or in close proximity to the reactive groups of the peptide contained at its opposite N and C ends, the reactive groups of the peptide being carboxyl groups, or amide groups, or thiol groups, or other reactive groups capable of to provide selective covalent binding of hydrophobic hydrocarbon radicals to the peptide molecule.

Носитель может быть выполнен из полимера, им может быть высокомолекулярная структура из амфипатических молекул, а также возможны иные решения.The carrier can be made of polymer, it can be a high molecular weight structure of amphipathic molecules, and other solutions are also possible.

Присоединяемые к концам пептидов гидрофобные углеводородные радикалы могут быть алифатическимим углеводородами или ароматическими углеводородами.The hydrophobic hydrocarbon radicals attached to the ends of the peptides may be aliphatic hydrocarbons or aromatic hydrocarbons.

На фиг.1А приведена аминокислотная последовательность пептида, обозначенного здесь как пептид №1, соответствующая фрагменту 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита (штамм 205). Звездочкой помечены аминокислоты Cys в положениях 92 и 116, по тиольным группам которых проводилось модифицирование пептида.On figa shows the amino acid sequence of the peptide, designated here as peptide No. 1, corresponding to a fragment of 89-119 protein E of tick-borne encephalitis virus (strain 205). The Cys amino acids at positions 92 and 116 are marked with an asterisk, and the peptide was modified according to their thiol groups.

На фиг.1Б приведено схематическое изображение пространственной структуры пептида №1.On figb shows a schematic representation of the spatial structure of peptide No. 1.

На фиг.1В приведена пространственная структура фрагмента 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита, соответствующая нативной, полученной с помощью рентгеноструктурного анализа монокристалла белка [Rey FA, Heinz FX, Mandl C, Kunz С, Harrison SC. «The envelope glycoprotein from tick-bome encephalitis virus at 2 A resolution.» // Nature. May 25; 375(6529):291-8; 1995].Figure 1B shows the spatial structure of a fragment of 89-119 protein E of tick-borne encephalitis virus, corresponding to the native one obtained by X-ray diffraction analysis of a single crystal protein [Rey FA, Heinz FX, Mandl C, Kunz C, Harrison SC. “The envelope glycoprotein from tick-bome encephalitis virus at 2 A resolution.” // Nature. May 25; 375 (6529): 291-8; 1995].

На фиг.2А приведена первичная структура пептида, обозначенного здесь №1-М - модифицированного пальмитиновыми кислотами пептида №1. Звездочкой помечены модифицированные пальмитиновой кислотой аминокислоты Cys в положениях 92 и 116.On figa shows the primary structure of the peptide designated here No. 1-M - modified palmitic acid peptide No. 1. Asterisks mark Cys amino acids modified at palmitic acid at positions 92 and 116.

На фиг.2Б схематично изображена пространственная структура пептида №1-М.On figb schematically shows the spatial structure of the peptide No. 1-M.

На фиг.3 схематично изображен самопроизвольный процесс стабилизации петлеобразной структуры пептида №1-М, аналогичной нативной структуре фрагмента 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита. Самопроизвольность процесса обеспечивается уменьшением площади контакта гидрофобных радикалов с водой [Chothia С. "Hydrophobic bonding and accessible surface area in proteins." // Nature. Mar 22;248(446):338-9; 1974].Figure 3 schematically shows the spontaneous process of stabilization of the loop-like structure of peptide No. 1-M, similar to the native structure of fragment 89-119 of protein E of tick-borne encephalitis virus. The spontaneity of the process is provided by reducing the contact area of hydrophobic radicals with water [Chothia C. "Hydrophobic bonding and accessible surface area in proteins." // Nature. Mar 22; 248 (446): 338-9; 1974].

Синтетический пептид модифицируют путем ковалентного связывания производных гидрофобных углеводородов с карбоксильными, амидными либо тиоловыми группами, содержащимися на N и С концах пептида (пример 1). Обязательным условием такой модификации является формирование пары сильно гидрофобных углеводородных радикалов на противоположных концах пептидной цепи, как показано на фиг.2. Такая модификация, с одной стороны, приводит к формированию нековалентной внутримолекулярной связи между N- и С- концами пептида, а с другой стороны, позволяет осуществить нековалентное связывание полученного модифицированного пептида с гидрофобным носителем, как показано на фиг.3. В предлагаемом способе происходит стабилизация изгибов или петлеобразных структур пептида за счет внедрения дополнительных концевых молекул, способных осуществить внутримолекулярную связь, что подтверждается высокой аффинностью антипептид №1-М антител к нативному антигену (Пример 6), а также происходит связывание синтетического пептида с гидрофобными носителями за счет нековалентных взаимодействий (пример 3).The synthetic peptide is modified by covalent binding of derivatives of hydrophobic hydrocarbons to carboxyl, amide or thiol groups contained at the N and C ends of the peptide (Example 1). A prerequisite for such a modification is the formation of a pair of highly hydrophobic hydrocarbon radicals at opposite ends of the peptide chain, as shown in FIG. Such a modification, on the one hand, leads to the formation of a non-covalent intramolecular bond between the N- and C-ends of the peptide, and, on the other hand, allows non-covalent binding of the obtained modified peptide to a hydrophobic carrier, as shown in FIG. 3. In the proposed method, stabilization of the bends or loop-like structures of the peptide occurs due to the introduction of additional terminal molecules capable of making an intramolecular bond, which is confirmed by the high affinity of the antipeptide No. 1-M antibodies to the native antigen (Example 6), and the synthetic peptide is bound to hydrophobic carriers behind account of non-covalent interactions (example 3).

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества:Thus, the proposed method has the following advantages:

- возможность стабилизации как изгибов пептидной цепи, так и петлеобразных структур за счет нековалентных взаимодействий;- the possibility of stabilization of both the bends of the peptide chain and loop-like structures due to non-covalent interactions;

- возможность связывания пептида с гидрофобными носителями и поверхностями;- the possibility of binding the peptide to hydrophobic carriers and surfaces;

- способность образовывать высокомолекулярные структуры (мицелы) без участия дополнительных высокомолекулярных носителей.- the ability to form high molecular weight structures (micelles) without the participation of additional high molecular weight carriers.

Ниже следуют примеры, раскрывающие сущность изобретения.The following are examples revealing the essence of the invention.

Пример 1. Твердофазный синтез пептида №1.Example 1. Solid-phase synthesis of peptide No. 1.

Аминокислотная последовательность пептида №1 изображена фиг.1А - она соответствует фрагменту 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита. Этот фрагмент 89-119 в нативном белке Е вируса клещевого энцефалита представляет собой петлеобразный изгиб, как показано на фиг.1В. Пространственная структура нативного белка Е вируса клещевого энцефалита была получена с помощью рентгеноструктурного анализа монокристалла белка [Rey FA, Heinz FX, Mandl C, Kunz С, Harrison SC. «The envelope glycoprotein from tick-borne encephalitis virus at 2 A resolution» // Nature. May 25;375 (6529):291-8; 1995]. Схематичное изображение пространственной структуры пептида №1 представлено на фиг. 1Б.The amino acid sequence of peptide No. 1 is shown in FIG. 1A - it corresponds to a fragment of 89-119 protein E of tick-borne encephalitis virus. This fragment 89-119 in the native protein E of tick-borne encephalitis virus is a loop-shaped bend, as shown in figv. The spatial structure of native protein E of tick-borne encephalitis virus was obtained using X-ray diffraction analysis of a protein single crystal [Rey FA, Heinz FX, Mandl C, Kunz C, Harrison SC. “The envelope glycoprotein from tick-borne encephalitis virus at 2 A resolution” // Nature. May 25; 375 (6529): 291-8; 1995]. A schematic representation of the spatial structure of peptide No. 1 is shown in FIG. 1B.

Синтез пептида, аминокислотная последовательность которого имитирует петлеобразный фрагмент 89-119 поверхности белка Е вируса клещевого энцефалита, проводили ручным твердофазным методом на 4-гидроксиметилфеноксиметильном стирол-дивинилбензольном (1%) сополимере (смола Ванга) [Albericio F, Barany G. «Application of N,N-dimethylformamide dineopentyl acetal for efficient anchoring of N alpha-9-fluorenylmethyloxycarbonylamino acids as p-alkoxybenzyl esters in solid-phase peptide synthesis» // Int J Pept Protein Res. Apr; 23(4):342-9; 1984]. В качестве реактора использовали стандартный 10 мл полипропиленовый шприц, снабженный пористой полипропиленовой пластинкой. Пептид синтезировали Nsc/tBu-методом [Sabirov AN, Kirn YD, Kim HJ, Samukov VV. «FMOC- and NSC-groups as a base labile N(alpha)-amino protection: A comparative study in the automated SPPS.» // Protein Peptide Lett. 4, 307-312; 1997]. В качестве постоянных защитных групп применялись Nγ-Trt для Asn и Gln; Nim-Trt для His; S-Trt для Cys; tBu для Thr и Ser; tBu-эфир для Asp; NG-Pbf для Arg; Nε-Boc для Lys. Для присоединения первой аминокислоты 200 мг полимера, 6 мл дихлорэтана, 2 мл N-метилпирролидона, 0,4 ммоль Nsc-Ala-OH, 1,0 ммоль дициклогексилкарбодиимида и 0,1 ммоль 4-диметиламинопиридина перемешивали 24 ч. Полученный аминоацил-полимер промывали DMF, метанолом, эфиром и хлороформом, сушили в вакууме. Выход 220 мг, содержание аминогрупп 500 мкмоль/г по тесту с пикриновой кислотой [Gisin BF. «The monitoring of reactions in solid-phase peptide synthesis with picric acid.» // Anal Chim Acta. 1972 Jan; 58(1):248-9]. Наращивание пептидной цепи проводили однократными конденсациями. По окончании сборки с пептида удаляли N-концевую Nsc-защиту, пептидил-полимер (1,4 г) промывали хлороформом, метанолом, эфиром и сушили в вакууме. Полученный пептидил-полимер 60 мин обрабатывали смесью 4 мл TFA, 0,4 мл тиоанизола, 0,1 мл этандитиола и 0,1 мл мета-крезола, полимер отделяли фильтрованием. Пептид осаждали из фильтрата большим объемом холодного эфира. Осадок сырого пептида отфильтровывали, промывали эфиром и сушили в вакууме. Выход неочищенного пептида 150 мг. Очистку пептида осуществляли полупрепаративной обращенно-фазовой ВЭЖХ с использованием хроматографа Pharmacia-LKB 2249 (Швеция): аналитическую - на колонке 4×150 мм с сорбентом Lichrosorb RP18, 5 мкм (Merck) при скорости потока 1 мл/мин в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (0-80%) в воде с 0,5% Н3PO4; препаративную - на колонке 10×250 мм с фазой SynChropak RPP 100, 10 мкм (Eichrom Ind.), при скорости потока 4 мл/мин в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (0-66%) в воде с 0,1% трифторуксусной кислоты. Детекцию осуществляли спектрофотометрически по поглощению при 226 нм с обработкой результатов с использованием системы MultiChrom (Ampersand). Фракции, содержащие основное вещество, упаривали в вакууме с изопропанолом и лиофилизовали из воды, содержащей 10% уксусной кислоты. Выход 42 мг (13%, для TFA-соли с м.в. 3250). Содержание SH-групп по реакции с 2,2'-дипиридилдисульфидом 0,58 мкмоль/мг (94,5%). При помощи препаративной ВЭЖХ был выделен мажорный продукт с чистотой около 85%, идентичность которого была доказана при помощи аминокислотного анализа. Элементный анализ проводили на CHN-анализаторе Perkin-Elmer, аминокислотный - на приборе Biotronik LC5001 после гидролиза пробы в 6 н. HCl, 110°, 24 ч. Количественное определение сульфгидрильных групп осуществляли при помощи теста с 2,2'-дипиридилдисульфидом (Carlsson et al., 1978), качественное - по реакции с нитропруссидом натрия.The synthesis of the peptide, the amino acid sequence of which simulates a loop-like fragment 89-119 of the surface of the protein E virus of tick-borne encephalitis, was carried out by manual solid-phase method on 4-hydroxymethylphenoxymethyl styrene-divinylbenzene (1%) copolymer (Wang resin) [Albericio F, Barany G. “Application of N , N-dimethylformamide dineopentyl acetal for efficient anchoring of N alpha-9-fluorenylmethyloxycarbonylamino acids as p-alkoxybenzyl esters in solid-phase peptide synthesis ”// Int J Pept Protein Res. Apr; 23 (4): 342-9; 1984]. A standard 10 ml polypropylene syringe equipped with a porous polypropylene plate was used as a reactor. The peptide was synthesized by the Nsc / tBu method [Sabirov AN, Kirn YD, Kim HJ, Samukov VV. “FMOC- and NSC-groups as a base labile N (alpha) -amino protection: A comparative study in the automated SPPS.” // Protein Peptide Lett. 4, 307-312; 1997]. Nγ-Trt for Asn and Gln were used as permanent protecting groups; Nim-Trt for His; S-Trt for Cys; tBu for Thr and Ser; tBu ether for Asp; NG-Pbf for Arg; Nε-Boc for Lys. To add the first amino acid, 200 mg of the polymer, 6 ml of dichloroethane, 2 ml of N-methylpyrrolidone, 0.4 mmol of Nsc-Ala-OH, 1.0 mmol of dicyclohexylcarbodiimide and 0.1 mmol of 4-dimethylaminopyridine were stirred for 24 hours. The resulting aminoacyl polymer was washed DMF, methanol, ether and chloroform were dried in vacuo. Yield 220 mg, amino group content 500 μmol / g in the picric acid test [Gisin BF. “The monitoring of reactions in solid-phase peptide synthesis with picric acid.” // Anal Chim Acta. 1972 Jan; 58 (1): 248-9]. Peptide chain growth was performed by single condensations. At the end of the assembly, the N-terminal Nsc-protection was removed from the peptide, the peptidyl polymer (1.4 g) was washed with chloroform, methanol, ether and dried in vacuum. The resulting peptidyl polymer was treated for 60 min with a mixture of 4 ml of TFA, 0.4 ml of thioanisole, 0.1 ml of ethanedithiol and 0.1 ml of meta-cresol, the polymer was separated by filtration. The peptide was precipitated from the filtrate with a large volume of cold ether. The crude peptide precipitate was filtered off, washed with ether and dried in vacuo. The yield of crude peptide is 150 mg. The peptide was purified by semi-preparative reverse-phase HPLC using a Pharmacia-LKB 2249 chromatograph (Sweden): analytical - on a 4 × 150 mm column with a Lichrosorb RP18 sorbent, 5 μm (Merck) at a flow rate of 1 ml / min in a linear gradient of acetonitrile concentration ( 0-80%) in water with 0.5% H 3 PO 4 ; preparative - on a 10 × 250 mm column with a SynChropak RPP 100 phase, 10 μm (Eichrom Ind.), at a flow rate of 4 ml / min in a linear gradient of acetonitrile concentration (0-66%) in water with 0.1% trifluoroacetic acid. Detection was carried out spectrophotometrically by absorbance at 226 nm with processing of the results using the MultiChrom system (Ampersand). The fractions containing the basic substance were evaporated in vacuo with isopropanol and lyophilized from water containing 10% acetic acid. Yield 42 mg (13%, for TFA salt with mv 3250). The content of SH-groups by reaction with 2,2'-dipyridyldisulfide 0.58 μmol / mg (94.5%). Using preparative HPLC, a major product with a purity of about 85% was isolated, the identity of which was proved by amino acid analysis. Elemental analysis was performed on a Perkin-Elmer CHN analyzer, and amino acid analysis on a Biotronik LC5001 instrument after hydrolysis of the sample in 6 N HCl, 110 °, 24 h. Quantitative determination of sulfhydryl groups was carried out using a test with 2,2'-dipyridyldisulfide (Carlsson et al., 1978), qualitatively by reaction with sodium nitroprusside.

Таким образом был изготовлен пептид, аминокислотная последовательность которого соответствует фрагменту 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита. Этот пептид является прекурсором для получения модифицированного пальмитиновыми аминокислотами пептида, способного формировать стабильную петлеобразную структуру.Thus, a peptide was prepared whose amino acid sequence corresponds to a fragment of 89-119 protein E of tick-borne encephalitis virus. This peptide is a precursor for the preparation of a palmitic amino acid modified peptide capable of forming a stable loop-like structure.

Пример 2. Синтез модифицированного пептида №1-М.Example 2. The synthesis of the modified peptide No. 1-M.

Пептид №1-М, как уже упоминалось, это модифицированный пальмитиновыми кислотами пептид №1. Первичная структура пептида №1-М изображена на фиг.2А. Модифицирование пептида №1 проводилось по тиольным группам аминокислот Cys в положениях 92 и 116, эти положения на фиг.1А помечены звездочками.Peptide No. 1-M, as already mentioned, is a peptide No. 1 modified by palmitic acids. The primary structure of peptide No. 1-M is depicted in figa. Modification of peptide No. 1 was carried out according to the thiol groups of Cys amino acids at positions 92 and 116, these positions in Fig. 1A are marked with asterisks.

Для изготовления модифицированного пептида №1-М смесь 1,0 г (10 ммоль) малеинового ангидрида и 2,4 г (10 ммоль) цетиламина в 20 мл диоксана кипятили над 2 г молекулярных сит (4Å) 5 ч, охлаждали до комнатной температуры и отфильтровывали выпавший осадок N-гексадецилмалеамида. Выход 2,7 г (80%), т.пл. 58-59°С. Часть полученного продукта (1 г) нагревали в открытой пробирке в токе аргона 1 ч при 120°С, охлаждали, растворяли в 10 мл гексана и отфильтровывали от нерастворившегося остатка. Фильтрат упаривали и сушили в вакууме. Выход 0,8 г (85%). Найдено: С 74,02; Н 11,02; N 4,18. С20Н35NO2. Вычислено: С 74,12; Н 10,97; N 4,36. Растворяли 20 мг пептида №1 в смеси 4 мл этанола и 0,5 мл воды, добавляли раствор 10 мг N-гексадецилмалеимида в 0,2 мл этанола и выдерживали при 35°С до негативного теста на SH-группы с нитропруссидом натрия (5 ч). Реакционную массу упаривали в вакууме, промывали эфиром, сухим изопропанолом, лиофилизовали из воды с добавлением 10% уксусной кислоты. Выход модифицированного пептида №1-М 18 мг.To prepare the modified peptide No. 1-M, a mixture of 1.0 g (10 mmol) of maleic anhydride and 2.4 g (10 mmol) of cetylamine in 20 ml of dioxane was boiled over 2 g of molecular sieves (4Å) for 5 h, cooled to room temperature and the precipitated precipitate of N-hexadecylmaleamide was filtered off. Yield 2.7 g (80%), mp. 58-59 ° C. A part of the obtained product (1 g) was heated in an open tube in an argon flow for 1 h at 120 ° С, cooled, dissolved in 10 ml of hexane, and filtered from insoluble residue. The filtrate was evaporated and dried in vacuo. Yield 0.8 g (85%). Found: C, 74.02; H 11.02; N, 4.18. C 20 H 35 NO 2 . Calculated: C 74.12; H 10.97; N, 4.36. 20 mg of peptide No. 1 was dissolved in a mixture of 4 ml of ethanol and 0.5 ml of water, a solution of 10 mg of N-hexadecylmaleimide in 0.2 ml of ethanol was added and kept at 35 ° C until a negative test for SH-groups with sodium nitroprusside (5 h) ) The reaction mass was evaporated in vacuo, washed with ether, dry isopropanol, lyophilized from water with the addition of 10% acetic acid. The output of the modified peptide No. 1-M 18 mg

Таким образом был изготовлен пептид №1-М, содержащий в непосредственной близости от N и С концов гидрофобные радикалы, представляющие собой остатки пальмитиновой кислоты. Схематическое изображение пространственной структуры пептида №1-М представлено на фиг.2Б. Гидрофобные молекулы (радикалы) в гидрофильной среде (вода) стремятся формировать плотные контакты, исключающие наличие молекул гидрофильной среды (вода) в области контакта. Формирование плотных контактов между гидрофобными радикалами приводит к уменьшению площади контакта с гидрофильной средой (вода), этот процесс именуется «гидрофобные взаимодействия», является энергетически выгодным и протекает самопроизвольно. Гидрофобное взаимодействие является достаточно сильным, что позволяет стабилизировать структуры даже крупных белковых молекул [Chothia С. «Hydrophobic bonding and accessible surface area in proteins» // Nature. Mar 22; 248 (446):338-9; 1974]. В изготовленном пептиде №1-М гидрофобные радикалы локализованы в непосредственной близости от N и С концов пептидной цепочки фиг.2Б. Гидрофобное взаимодействие между N и С концами пептида стремится сблизить их, тем самым изогнуть пептидную цепочку и стабилизировать изгиб синтетического пептида, как показано на фиг.3. Стоит отметить, что аминокислотная последовательность пептида вносит несущественный вклад в процесс формирования изгиба пептидной цепочки, иными словами, этот способ стабилизации изгибов приемлем для любых синтетических пептидов.Thus, peptide No. 1-M was made containing, in the immediate vicinity of the N and C ends, hydrophobic radicals representing palmitic acid residues. A schematic representation of the spatial structure of peptide No. 1-M is shown in Fig.2B. Hydrophobic molecules (radicals) in a hydrophilic medium (water) tend to form tight contacts, eliminating the presence of molecules of a hydrophilic medium (water) in the contact area. The formation of tight contacts between hydrophobic radicals leads to a decrease in the area of contact with the hydrophilic medium (water), this process is called "hydrophobic interactions", it is energetically favorable and proceeds spontaneously. The hydrophobic interaction is strong enough to stabilize the structures of even large protein molecules [Chothia C. “Hydrophobic bonding and accessible surface area in proteins” // Nature. Mar 22; 248 (446): 338-9; 1974]. In the manufactured peptide No. 1-M, hydrophobic radicals are located in close proximity to the N and C ends of the peptide chain of FIG. 2B. The hydrophobic interaction between the N and C ends of the peptide tends to bring them closer, thereby bending the peptide chain and stabilizing the bending of the synthetic peptide, as shown in FIG. 3. It should be noted that the amino acid sequence of the peptide makes an insignificant contribution to the formation of the bend of the peptide chain, in other words, this method of stabilization of bends is acceptable for any synthetic peptides.

Пример 3. Коньюгирование модифицированного пептида №1-М.Example 3. Conjugation of the modified peptide No. 1-M.

Помимо того, что гидрофобные радикалы, входящие в состав пептида №1-М, обеспечивают стабилизацию изгиба пептидной цепочки, они же обеспечивают нековалентное связывание молекул модифицированного пептида с другими гидрофобными средами. Так при физиологических значениях рН через 1-2 суток в растворе пептида №1-М формируются высокомолекулярные структуры (эмульсия). Эти высокомолекулярные структуры представляют собой агрегировавшие молекулы пептида №1-М за счет нековалентного взаимодействия гидрофобных радикалов, входящих в состав соседних молекул пептида. Пептид №1-М обладал более высокой по сравнению с немодифицированным пальмитиновыми кислотами пептидом №1 способностью к адсорбции на поверхности гидрофобного полимера - полистирола.In addition to the fact that the hydrophobic radicals that make up the peptide No. 1-M provide stabilization of the bend of the peptide chain, they also provide non-covalent binding of the molecules of the modified peptide to other hydrophobic media. So at physiological pH values after 1-2 days in a solution of peptide No. 1-M high molecular weight structures (emulsion) are formed. These high molecular weight structures are aggregated molecules of peptide No. 1-M due to the non-covalent interaction of hydrophobic radicals that make up neighboring peptide molecules. Peptide No. 1-M possessed a higher peptide No. 1 ability to adsorb on the surface of a hydrophobic polymer, polystyrene, compared to unmodified palmitic acids.

Кроме того, гидрофобные радикалы, входящие в состав пептида №1-М, способны фиксировать пептид на поверхности гидрофобных микрочастиц, как показано на фиг.3.In addition, the hydrophobic radicals included in the peptide No. 1-M are able to fix the peptide on the surface of hydrophobic microparticles, as shown in Fig.3.

Микрочастицы, представляющие собой мелкие катионные мицеллы, были изготовлены на основе коммерческого катионного амфифила DDAB - /Dimethyl-dioctadecyi - ammonium bromide (ICN)/ и неионного амфифила Tween 80. По данным спектротурбидиметрического анализа микрочастицы имели размер 200 нм. Коньюгирование модифицированного пептида №1-М с микрочастицами проводили инжектированном смеси пептида и микрочастиц через пористую мембрану с диаметром пор 0,5 мкм. Полноту коньюгирования пептида №1-М с микрочастицами подтверждали данными электрофореза на содержание свободного пептида. Схематическое изображение самопроизвольного процесса стабилизации петлеобразной структуры пептида №1-М, аналогичной нативной структуре фрагмента 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита, представлено на фиг.3.The microparticles, which are small cationic micelles, were made on the basis of the commercial cationic amphiphile DDAB - / Dimethyl-dioctadecyi - ammonium bromide (ICN) / and non-ionic amphiphile Tween 80. According to spectroturbidimetric analysis, the microparticles were 200 nm in size. Conjugation of the modified peptide No. 1-M with microparticles was carried out by an injected mixture of the peptide and microparticles through a porous membrane with a pore diameter of 0.5 μm. The completeness of conjugation of peptide No. 1-M with microparticles was confirmed by electrophoresis on the content of free peptide. A schematic representation of the spontaneous stabilization process of the loop-like structure of peptide No. 1-M, similar to the native structure of fragment 89-119 of protein E of tick-borne encephalitis virus, is presented in Fig.3.

Таким образом было проведено коньюгирование пептида №1-М как с катионньми микрочастицами и гидрофобной поверхностью полистирола, так и молекул пептида №1-М между собой с образованием эмульсий. Способность пептида №1-М формировать высокомолекулярные структуры (эмульсии) и самопроизвольно связываться с гидрофобньми микрочастицами позволяет с легкостью изготавливать субстанции, содержащие пептидный антиген и способные вызывать иммунный ответ.Thus, peptide No. 1-M was conjugated both with cationic microparticles and the hydrophobic surface of polystyrene, as well as molecules of peptide No. 1-M with each other with the formation of emulsions. The ability of peptide No. 1-M to form high molecular weight structures (emulsions) and to spontaneously bind to hydrophobic microparticles makes it easy to produce substances containing a peptide antigen and capable of eliciting an immune response.

Пример 4. Приготовление поликлональных антипептидных антител.Example 4. The preparation of polyclonal antipeptide antibodies.

Аффинность взаимодействия антиген-антитело очень чувствительна к структуре антигена. Это свойство антиген-антительного взаимодействия использовалось для подтверждения того, что предлагаемый способ стабилизации действительно позволяет стабилизировать изгиб или петлеобразную структур пептида, аналогичную нативной. Для этого были получены антипептидные антитела мышей.The affinity of the antigen-antibody interaction is very sensitive to the structure of the antigen. This property of antigen-antibody interaction was used to confirm that the proposed stabilization method really allows to stabilize the bend or loop-like structures of the peptide, similar to the native one. For this, antipeptide antibodies of mice were obtained.

Мыши линии BALB/c в возрасте 5-6 недель иммунизировались внутрибрюшинно трехкратно изготовленными пептидами в составе катионных микрочастиц, разведенными в фосфатном буферном растворе. Мышам вводилось по 0,2 мл раствора пептидов в дозе 50 мкг/гол, вторая и третья иммунизации проводились через 2 и 4 недели, соответственно, после первой иммунизации. Контрольной группе животных вводили раствор пептида, мимикрирующего антигенный участок белка gp120 вируса иммунодифицита человека, по той же схеме и в тех же дозировках. Через 10 дней после последней иммунизации у животных из ретроорбитальной вены брали пробу крови для определения титра специфических антител в сыворотке. Для определения титра специфических антител в лунках микропланшетов для иммуноферментного анализа («Медполимер», г.Москва) иммобилизировали следующие антигены: 1) пептид №1 или 2) пептид №1-М. Пептидные антигены растворяли в 0,05 М карбонат-бикарбонатном буферном растворе, рН 9,6, до конечной концентрации 10 мкг/мл, вносили в каждую лунку микропланшета по 0,1 мл раствора и инкубировали в течение ночи при температуре 37°С. Лунки промывали 3 раза фосфатно-буферным раствором с твин 20 и блокировали неспецифическое связывание 0,5%-ным раствором бычьего сывороточного альбумина. Двукратные разведения проб сывороток крови мышей в трис-HCl буферном растворе наносили по 0,1 мл в лунки с иммобилизованным антигеном и инкубировали при 37°С в течение 30 мин, после чего лунки промывали 5 раз фосфатным буферным раствором. Образовавшиеся комплексы антиген-антитело выявляли путем нанесения в лунки микропланшета по 0,1 мл фосфатного буферного раствора, содержащего конъюгированные пероксидазой хрена антитела козы против иммуноглобулинов класса G мыши (Sigma), инкубирования при 37°С в течение 30 мин и добавления субстратной смеси, содержащей орто-фенилендиамин. Ферментную реакцию останавливали добавлением раствора серной кислоты, результат реакции учитывали по оптической плотности, измеренной с помощью планшетного ридера «Мультискан ЕХ» на длине волны 492 нм. Титром сыворотки считали максимальное разведение, при котором оптическая плотность в 2 раза превышала соответствующий сигнал в лунке с отрицательным контролем. В качестве контроля использовали сыворотки животных из контрольной группы.BALB / c mice aged 5-6 weeks were immunized intraperitoneally with triply prepared peptides in cationic microparticles diluted in phosphate buffered saline. Mice were injected with 0.2 ml of a solution of peptides at a dose of 50 μg / goal, the second and third immunizations were carried out after 2 and 4 weeks, respectively, after the first immunization. The control group of animals was injected with a solution of a peptide that mimics the antigenic portion of the human immunodeficiency virus gp120 protein, according to the same scheme and in the same dosages. 10 days after the last immunization, a blood sample was taken from the retroorbital vein in animals to determine the titer of specific antibodies in serum. To determine the titer of specific antibodies in the wells of microplates for enzyme-linked immunosorbent assay (Medpolymer, Moscow), the following antigens were immobilized: 1) peptide No. 1 or 2) peptide No. 1-M. Peptide antigens were dissolved in 0.05 M carbonate-bicarbonate buffer solution, pH 9.6, to a final concentration of 10 μg / ml, 0.1 ml of solution was added to each well of the microplate and incubated overnight at 37 ° C. Wells were washed 3 times with Tween 20 phosphate-buffered saline and blocked non-specific binding with 0.5% bovine serum albumin. Twice dilutions of blood serum samples of mice in Tris-HCl buffer solution were applied 0.1 ml per well with immobilized antigen and incubated at 37 ° C for 30 min, after which the wells were washed 5 times with phosphate buffer solution. The resulting antigen-antibody complexes were detected by applying 0.1 ml of a phosphate buffer solution containing horseradish peroxidase conjugated goat anti-mouse class G immunoglobulins (Sigma) to the microplate wells, incubating at 37 ° C for 30 min and adding a substrate mixture containing ortho-phenylenediamine. The enzyme reaction was stopped by the addition of a solution of sulfuric acid, the result of the reaction was taken into account by the optical density measured using a Multiscan EX plate reader at a wavelength of 492 nm. Serum titer was considered the maximum dilution at which the optical density was 2 times higher than the corresponding signal in the well with a negative control. Serum from the control group was used as a control.

Результаты определения титра антипептидных антител в сыворотке крови мышей представлены в таблице 1.The results of determining the titer of antipeptide antibodies in the blood serum of mice are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Иммобилизированный антигенImmobilized antigen Титр специфических антипептид №1 антителTitle specific antipeptide No. 1 antibodies Титр специфических антипептид №1-М антителThe titer of specific antipeptide No. 1-M antibodies Пептид №1Peptide No. 1 1:8001: 800 1:8001: 800 Пептид №1-МPeptide No. 1-M 1:4001: 400 1:32001: 3200 Пептид белка gp120 вируса иммунодифицита человекаHuman immunodeficiency virus protein peptide gp120 <1:100<1: 100 <1:100<1: 100

Таким образом, трехкратная внутрибрюшинная иммунизация мышей пептидами, мимикрирующими фрагмент белка Е ВКЭ вызывает образование сывороточных антител, специфичных к пептидам (иммунизирующий антиген).Thus, triple intraperitoneal immunization of mice with peptides mimicking the TBE protein E fragment causes the formation of serum antibodies specific for the peptides (immunizing antigen).

Пример 5. Приготовление нативного антигена вируса клещевого энцефалита.Example 5. Preparation of native tick-borne encephalitis virus antigen.

Для получения нативного антигена вируса КЭ, штамм 205, осветленную вирусную суспензию очищали ультрацентрифугированием в комбинированном градиенте глицерина и тартрата калия, в котором верхнюю часть образует 30%-ный (вес/вес) раствор глицерина в STE-буфере (50 мМ трис-HCl, 1 мМ ЭДТА (рН 7,5)), а нижнюю (более плотную) 40%-ный (вес/вес) раствор тартрата калия в STE-буфере (рН 8,5). На приготовленный градиент наслаивали вирусную суспензию и центрифугировали при 100000 g в течение 3 часов при температуре +4°С на центрифуге L8-70 (Beckman). Фракцию, содержащую вирус («бэнд»), разводили в равном объеме STE буфера (рН 7,5) и центрифугировали в течение 2 часов при 100000 g при температуре +4°С. Осадок вируса растворяли в боратном буфере (0,15М NaCl, 50 mM Н3ВО3, рН 9,0) и хранили при -70°С. Концентрацию общего белка оценивали при помощи набора "Bio-Rad Protein Assay Kit". Чистоту выделения вируса проверяли методом электрофореза в 12% полиакриламидном геле с 0,1% додецилсульфата натрия (Саминский, 1966). Окраску гелей проводили при помощи красителя Кумасси G-250. Две полосы на электрофореграмме соответствовали белкам Е (54 кД) и NS1 (41 kD) вируса КЭ. Для получения антигенов вируса КЭ очищенную вирусную суспензию обрабатывали 0,2% раствором додецилсульфата натрия.To obtain the native KE virus antigen, strain 205, the clarified virus suspension was purified by ultracentrifugation in a combined gradient of glycerol and potassium tartrate, in which the upper part forms a 30% (w / w) solution of glycerol in STE buffer (50 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA (pH 7.5)), and the lower (denser) 40% (w / w) potassium tartrate solution in STE buffer (pH 8.5). A viral suspension was layered onto the prepared gradient and centrifuged at 100,000 g for 3 hours at a temperature of + 4 ° C in a L8-70 centrifuge (Beckman). The virus-containing fraction (“band”) was diluted in an equal volume of STE buffer (pH 7.5) and centrifuged for 2 hours at 100,000 g at a temperature of + 4 ° C. The virus pellet was dissolved in borate buffer (0.15 M NaCl, 50 mM H 3 BO 3 , pH 9.0) and stored at -70 ° C. The concentration of total protein was evaluated using the Bio-Rad Protein Assay Kit. The purity of virus isolation was checked by electrophoresis in 12% polyacrylamide gel with 0.1% sodium dodecyl sulfate (Saminsky, 1966). The gels were stained with Coomassie G-250 dye. Two bands on the electrophoregram corresponded to proteins E (54 kD) and NS1 (41 kD) of the TBE virus. To obtain TB virus antigens, the purified viral suspension was treated with 0.2% sodium dodecyl sulfate solution.

Пример 6. Определение аффинности антипептидных антител к нативному антигену.Example 6. Determination of the affinity of antipeptide antibodies to the native antigen.

Аффинность взаимодействия антиген-антитело очень чувствительна к структуре антигена. Высокие значения аффинности антител однозначно указывают на то, что антиген представлен в той пространственной структуре, на которую были получены антитела. Иными словами, та структура пептидного антигена, которая вызовет формирование антисыворотки, обладающей наибольшей аффинностью к нативному антигену, имеет пространственную структуру, наиболее сходную с нативной.The affinity of the antigen-antibody interaction is very sensitive to the structure of the antigen. High antibody affinities clearly indicate that the antigen is present in the spatial structure to which the antibodies were obtained. In other words, the structure of the peptide antigen that will cause the formation of the antiserum with the highest affinity for the native antigen has a spatial structure that is most similar to the native one.

Для анализа взаимодействия специфических антипептидных антисывороток на полистероловые планшеты наносили 1 мкг нативного антигена вируса клещевого энцефалита в 100 мкл 0,05 М раствора двухзамещенного фосфатного буферного раствора, рН 8, и инкубировали при 37°С в течение 1 часа. Места неспецифического связывания насыщали 0,5% раствором казеина при 20°С в течение 60 минут. Затем инкубировали со специфическими антипептидными антисыворотками 1 час при 37°С. Образовавшиеся комплексы антиген-антитело выявляли путем нанесения в лунки микропланшета по 0,1 мл фосфатного буферного раствора, содержащего конъюгированные пероксидазой хрена антитела козы против иммуноглобулинов класса G мыши (Sigma), инкубирования при 37°С в течение 30 мин. Ферментную реакцию останавливали добавлением раствора серной кислоты, результат реакции учитывали по оптической плотности, измеренной с помощью планшетного ридера «Мультискан ЕХ» на длине волны 492 нм.To analyze the interaction of specific antipeptide antisera, 1 μg of native tick-borne encephalitis virus antigen in 100 μl of a 0.05 M solution of bisubstituted phosphate buffer solution, pH 8 was applied to polystyrene plates and incubated at 37 ° C for 1 hour. Non-specific binding sites were saturated with a 0.5% casein solution at 20 ° C for 60 minutes. Then incubated with specific antipeptide antisera for 1 hour at 37 ° C. The resulting antigen-antibody complexes were detected by applying 0.1 ml of a phosphate buffer solution containing horseradish peroxidase conjugated goat anti-mouse class G immunoglobulins (Sigma) to the microplate wells, incubating at 37 ° C for 30 min. The enzyme reaction was stopped by the addition of a solution of sulfuric acid, the result of the reaction was taken into account by the optical density measured using a Multiscan EX plate reader at a wavelength of 492 nm.

Аффинность взаимодействие антиген-антитело характеризуется значением константы диссоциации комплекса антиген-антитело (Kd) - чем меньше Kd тем выше аффинность. Для определения Kd результаты измерения оптических плотностей при различных разведениях сыворотки представляли в координатах Скэтчарда (А, А/С), где А - оптическая плотность, а С - концентрация антител (сыворотки). Предполагалось, что имеет место взаимодействие антител с двумя типами связывающих центров: специфическое связывание антител с антигеном и неспецифическое взаимодействие антитела с пластиком. Тангенсы углов наклона касательных к кривой Скэтчарда соответствуют значениям Kd1-1 специфического взаимодействия антиген-антитело и (Kd1-1+Kd1-2) специфического и неспецифического взаимодействия. Для двух типов связывающих центров, при условии, что один из них является высокоспецифичным, а второй неспецифическим, уравнение взаимодействия в координатах Скэтчарда имеет вид [Ворфоломеев С.Д., Зайцев С.В. «Кинетические методы в биохимических исследованиях». - Издательство Московского университета, 1982]:The affinity antigen-antibody interaction is characterized by the value of the dissociation constant of the antigen-antibody (Kd) complex - the lower the Kd, the higher the affinity. To determine Kd, the results of measuring optical densities at various dilutions of the serum were presented in Scatchard coordinates (A, A / C), where A is the optical density and C is the concentration of antibodies (serum). It was assumed that there is an interaction of antibodies with two types of binding sites: specific binding of antibodies to an antigen and non-specific interaction of an antibody with plastic. The tangents of the slope of the tangents to the Scatchard curve correspond to the values of Kd 1 -1 of the specific antigen-antibody interaction and (Kd 1 -1 + Kd 1 -2 ) of the specific and non-specific interaction. For the two types of binding centers, provided that one of them is highly specific and the second non-specific, the equation of interaction in the coordinates of Scatchard has the form [S. Vorfolomeev, S. Zaitsev. "Kinetic methods in biochemical research." - Publishing house of Moscow University, 1982]:

у=(((R1-x)/K1+(R2-x)/K2+(((R1-x)/K1+(R2-x)/K2)^2+4*x*(R1+R2-x)/(K1*K2)^0,5)/2),y = (((R1-x) / K1 + (R2-x) / K2 + (((R1-x) / K1 + (R2-x) / K2) ^ 2 + 4 * x * (R1 + R2-x) / (K1 * K2) ^ 0.5) / 2),

где у - количество комплексов антиген-антитело/концентрация антител;where y is the number of antigen-antibody complexes / antibody concentration;

х - количество высокоспецифических комплексов и количество низкоспецифических комплексов;x is the number of highly specific complexes and the number of low specific complexes;

K1, K2 - константы диссоциации высокоспецифических и низкоспецифических комплексов;K1, K2 — dissociation constants of highly specific and low-specific complexes;

R1, R2 - количество высокоспецифических и низкоспецифических центров связывания.R1, R2 - the number of highly specific and low specific binding sites.

Рассчитанные с помощью уравнения Скэтчарда значения констант диссоциации высокоспецифического взаимодействия антипептидных антисывороток с нативным антигеном представлены в таблице 2.The values of the dissociation constants of the highly specific interaction of antipeptide antisera with the native antigen calculated using the Scatchard equation are presented in table 2.

Таблица 2table 2 Антипептидные сывороткиAntipeptide serum Константы диссоциации Kd антипептидных антител с нативным антигеномKd dissociation constants of antipeptide antibodies with native antigen Антипептид №1Antipeptide No. 1 10-6 10 -6 Антипептид №1-МAntipeptide No. 1-M 10-8 10 -8

Таким образом, антисыворотки, полученные на пептид №1-М, обладают меньшей Kd, или большей аффинностью к нативному антигену. Следовательно, N и С концевые модификации приводят к формированию пространственной структуры, сходной с нативной петлеобразной структурой района 89-119 белка Е вируса клещевого энцефалита. Иными словами, модифицирование N и С концов, приводящие к формированию гидрофобных радикалов по концам пептида, обеспечивает стабилизацию петлеобразной пространственной структуры пептида, аналогичной нативной петлеобразной структуре мимикрируемого района.Thus, antisera obtained on peptide No. 1-M have less Kd, or greater affinity for the native antigen. Therefore, the N and C terminal modifications lead to the formation of a spatial structure similar to the native loop-like structure of region 89-119 of tick-borne encephalitis virus E protein. In other words, the modification of the N and C ends, leading to the formation of hydrophobic radicals at the ends of the peptide, provides stabilization of the loop-like spatial structure of the peptide, similar to the native loop-like structure of the mimicking region.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ стабилизации изгибов и петлеобразных структур пептидов позволяет не затрагивать аминокислотную последовательность пептида, а также создавать пептиды, являющиеся готовым прекурсором для связывания их с носителями. При этом способ универсален, пригоден и для стабилизации изгибов и петлеобразных структур пептидов, имеющих произвольную аминокислотную последовательность.From the above examples it is seen that the proposed method for stabilizing the bends and loop-like structures of peptides allows not affecting the amino acid sequence of the peptide, as well as creating peptides that are a ready-made precursor for binding to carriers. Moreover, the method is universal, suitable for stabilizing the bends and loop-like structures of peptides having an arbitrary amino acid sequence.

Claims (9)

1. Способ стабилизации петлеобразной структуры синтетических пептидов путем нековалентного взаимодействия гидрофобных углеводородов или их радикалов между собой, отличающийся тем, что гидрофобные углеводороды или их радикалы располагают на противоположных N и С концах пептида либо в непосредственной близости от них, причем названные гидрофобные углеводороды или их радикалы также нековалентно связывают с гидрофобным носителем.1. The method of stabilization of the loop-like structure of synthetic peptides by non-covalent interaction of hydrophobic hydrocarbons or their radicals with each other, characterized in that the hydrophobic hydrocarbons or their radicals are located on opposite N and C ends of the peptide or in close proximity to them, moreover, these hydrophobic hydrocarbons or their radicals also non-covalently bound to a hydrophobic carrier. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидрофобные углеводороды или их радикалы ковалентно связывают с реакционноспособными активными группами пептида, содержащимися на его противоположных N и С концах или в непосредственной близости от них.2. The method according to claim 1, characterized in that the hydrophobic hydrocarbons or their radicals are covalently linked to the reactive active groups of the peptide contained at its opposite N and C ends or in close proximity to them. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что реакционноспособными активными группами пептида, с которыми связывают углеводороды или их радикалы, являются карбоксильные группы.3. The method according to claim 2, characterized in that the reactive active groups of the peptide to which hydrocarbons or their radicals are bound are carboxyl groups. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что реакционноспособными активными группами пептида, с которыми связывают углеводороды или их радикалы, являются амидные группы.4. The method according to claim 2, characterized in that the reactive active groups of the peptide to which hydrocarbons or their radicals are bound are amide groups. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что реакционноспособными активными группами пептида, с которыми связывают углеводороды или их радикалы, являются тиоловые группы.5. The method according to claim 2, characterized in that the reactive active groups of the peptide to which hydrocarbons or their radicals are bound are thiol groups. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что носитель выполнен из гидрофобного полимера.6. The method according to claim 1, characterized in that the carrier is made of a hydrophobic polymer. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что носителем является высокомолекулярная структура из амфипатических молекул.7. The method according to claim 1, characterized in that the carrier is a high molecular weight structure of amphipathic molecules. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводороды или их радикалы являются алифатическими.8. The method according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons or their radicals are aliphatic. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводороды или их радикалы являются ароматическими.9. The method according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons or their radicals are aromatic.
RU2005133300/04A 2005-10-17 2005-10-17 Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification RU2304146C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133300/04A RU2304146C2 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133300/04A RU2304146C2 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005133300A RU2005133300A (en) 2007-04-27
RU2304146C2 true RU2304146C2 (en) 2007-08-10

Family

ID=38106785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133300/04A RU2304146C2 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304146C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.Cochran et al, "Tryptophan zippers:Stable, monomeric-hairpins" PNAS, 08.05.2001, v.98, № 10, p.5578-5583. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005133300A (en) 2007-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2133392T5 (en) PROCEDURE FOR THE DETERMINATION OF PEPTIDES THAT CORRESPOND TO IMPORTANT HCV EPITHOPES FROM THE IMMUNOLOGICAL VIEWPOINT.
Emini et al. Priming for and induction of anti-poliovirus neutralizing antibodies by synthetic peptides
ES2251028T3 (en) MULTIPLE EPITHOPE FUSION PROTEIN.
EP0138854A1 (en) Antigenically active amino acid sequences.
US6592871B1 (en) HCV peptide antigens and methods for the determination of HCV
JPS63196856A (en) Improved peptide composition and detecting method of antibody to htlv-3
JPH063445B2 (en) Method for determining antigenically active amino acid chain
EP3086813B9 (en) Mtg substrates for covalent conjugation of compounds
CN111732664B (en) Novel coronavirus recombinant protein, rabbit-human chimeric antibody, preparation method and application thereof
JPH045653B2 (en)
KR930004055B1 (en) Peptide and its use
JPH03503047A (en) Polymers and polymer-peptide complexes
CN104650185B (en) One peptide sequence being combined with swine fever E0 albumen and its application
JP2598245B2 (en) Antibodies to HTLV-III / LAV virus-related peptides
US8916689B2 (en) Method for labeling of compounds
CN112457392B (en) Soluble ST2 protein antigenic determinant polypeptide and application thereof
JP3851761B2 (en) Synthetic peptides and mixtures thereof for detecting HIV antibodies
DE4240980A1 (en) HCV peptide antigens and method for the determination of HCV
RU2304146C2 (en) Method for stabilizing loop-shaped structure of synthetic peptides using n- and c-terminal modification
EP0516859A1 (en) Non-a non-b hepatitis virus antigen protein
WO2022025264A1 (en) Amino acid sequence derived from sars-cov-2 and use thereof
Joisson et al. Antigenic analysis of bean pod mottle virus using linear and cyclized synthetic peptides
JPH04505623A (en) Cysteine thiol protected peptides for use in immunoassays
JPH05320192A (en) Peptide exhibiting immunochemical reactivity to antibody for non-a and non-b type hepatitis virus
JP4481404B2 (en) Peptides for detection of HIV-1O group

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081018

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100427

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121018

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191018