WO2001069259A1 - Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours - Google Patents

Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours Download PDF

Info

Publication number
WO2001069259A1
WO2001069259A1 PCT/FR2001/000716 FR0100716W WO0169259A1 WO 2001069259 A1 WO2001069259 A1 WO 2001069259A1 FR 0100716 W FR0100716 W FR 0100716W WO 0169259 A1 WO0169259 A1 WO 0169259A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clpg
sth
protein
sta
toxin
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/000716
Other languages
French (fr)
Inventor
Maurice Der Vartanian
Isabelle Batisson
Original Assignee
Institut National De La Recherche Agronomique (I.N.R.A.)
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 Institut National De La Recherche Agronomique (I.N.R.A.) filed Critical Institut National De La Recherche Agronomique (I.N.R.A.)
Priority to AU39372/01A priority Critical patent/AU3937201A/en
Publication of WO2001069259A1 publication Critical patent/WO2001069259A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • G01N33/57407Specifically defined cancers
    • G01N33/57419Specifically defined cancers of colon
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/62Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being a protein, peptide or polyamino acid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • A61P35/04Antineoplastic agents specific for metastasis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K2039/60Medicinal preparations containing antigens or antibodies characteristics by the carrier linked to the antigen
    • A61K2039/6031Proteins
    • A61K2039/6068Other bacterial proteins, e.g. OMP

Definitions

  • the present invention relates to the detection of Guanylyl Cyclase-C (GC-C) which is the transmembrane receptor for the thermostable enterotoxin (STa) produced by Escherichia coll.
  • GC-C Guanylyl Cyclase-C
  • STa thermostable enterotoxin
  • GC-C is expressed in healthy cells of the intestinal mucosa and in colorectal metastasized cancer cells, but not in healthy extra-intestinal tissues or in non-colorectal metastasized cancer cells, this which makes it possible to envisage its use as a specific marker for colorectal metastases (aldman, SA et al., 1998, Cancer epidemiology, biomar e.rs & prevention, 7: 505-514; Waldman, SA et al., 1998, Dis. Colon Rectum., 41: 310-315).
  • the invention therefore also relates to the detection of metastases of colorectal origin for the diagnosis of metastatic colorectal tumors.
  • the GC-C receptor is a specific marker for colorectal metastases.
  • the affinity of the STa toxin for its receptor is very high and because of its small size (2 Kd), the STa toxin can easily access tumor cells via its GC-C receptor.
  • the inventors have envisaged a method for detecting the GC-C receptor which does not have the drawbacks of the techniques based on the detection of GC-C mRNAs by RT-PCR proposed in the prior art.
  • the STa toxin is devoid of immunological properties. As a result, it is difficult to produce specific anti-STa toxin antibodies by immunization with the STa toxin alone.
  • the STa toxin is weakly antigenic, which limits the use of all the anti-toxin STa antibodies obtained with STa conjugated to an immunogenic factor to target the STa toxin linked to its receptor.
  • the inventors have now succeeded in preparing hybrid proteins comprising the peptide constituting the toxin STa and an immunogenic carrier protein in which the conformal structure of STa toxin remains compatible with its binding to the GC-C receptor.
  • the STa toxin is an extracellular peptide produced by E. enterotoxigenic coli (ETEC) responsible for severe diarrhea and "traveler's disease (tourista)".
  • ETEC E. enterotoxigenic coli
  • the toxin secreted by the bacteria in the gastrointestinal tract binds to its GC-C receptor, activates it and enters the enterocytic cells by endocytosis to induce an accumulation of intestinal fluid.
  • the peptide constituting the toxin STa hereinafter also designated the peptide STa, comprises 18 to 19 amino acids and has three disulfide bridges necessary for its enterotoxic activity. Indeed, the integrity of the tridi entional structure of the STa toxin is essential for its binding with the GC-C receptor.
  • the invention therefore relates to the use of a conjugate of the peptide STa and of an active molecule in which the said peptide STa has a conformal structure allowing its attachment to the GC-C receptor for the preparation of a pharmaceutical composition intended in the treatment or diagnosis of metastatic colorectal tumors.
  • the active molecule is a protein and the conjugate is a fusion protein, also hereinafter designated chimeric protein or hybrid protein, produced by fusion of the genes coding for the peptide STa and said active protein.
  • a pharmaceutical composition according to the invention comprises one or more chimeric proteins in a vehicle compatible with said chimeric protein and acceptable for therapeutic or diagnostic use in humans or animals.
  • the chimeric proteins according to the invention are very particularly useful for the detection of GC-C receptors and the diagnosis of metastatic colorectal tumors.
  • the active protein entering the constitution of the chimeric protein according to the invention is advantageously an immunogenic carrier protein capable of conferring on the chimeric protein immunogenic properties without modifying the conformal structure of the STa peptide allowing its attachment to the receptor GC- C and therefore the detection of the fusion protein attached to the GC-C receptor.
  • the inventors have specific knowledge and know-how in the expression of heterologous proteins and peptides in the major protein subunit ClpG of CS31A fimbriae without affecting the formation of these fimbriae on the surface of E. coli.
  • the invention therefore relates very particularly to a chimeric protein formed by a ClpG protein and the STa peptide where the STa peptide is introduced at the level of a permissive region of the ClpG protein, and its use for in vitro detection of GC receptors -VS.
  • the antigenic character of the ClpG part of the chimeric proteins makes it possible to use anti-ClpG antibodies for in vitro or in vivo detection of GC-C receptors and therefore for screening for colorectal metastases.
  • a person skilled in the art is capable of preparing such chimeric proteins from the teaching of the inventors' previous work on the ClpG protein and its permissive regions as well as on the basis of the experimental results reported in the experimental part reported below. .
  • a simple and rapid form of diagnosis of metastatic colorectal tumors consists in an immunological detection of the GC-C receptors in a biological sample of a patient, based on the use of a chimeric protein formed by a ClpG protein and STa peptide and specific antibodies raised against the ClpG protein or against the chimeric protein.
  • a diagnostic method according to the invention comprises the following steps:
  • the specific anti-ClpG or anti-chimeric antibody can be advantageously coupled to enzymatic or fluorescent chromophores.
  • the biological sample of a patient on which the diagnostic method of the invention is practiced is for example colonic cells circulating in the blood or coming from a biopsy.
  • the method of the invention can therefore be carried out using blood (ELISA method) or biopsy (immunohistochemical method).
  • thermostable toxin STh in a biological extract according to the invention, we can therefore cite: the ELISA technique (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) by competition from blood extracts or tissue materials, or immunohistochemistry techniques from biopsy of extraintestinal tissue.
  • ELISA technique Enzyme-linked Immunosorbent Assay
  • the wells are sensitized with all or part (natural or synthetic) of the semi-purified or purified receptor from the intestinal cell lines.
  • T84 or Caco 2 in culture if a part of the receptor (extracellular part) is used, it must contain the toxin recognition site. Unoccupied wells can be saturated with blocking agents such as BSA (bovine serum albumin).
  • BSA bovine serum albumin
  • the purified ClpG-STh fusion proteins are then added to the wells.
  • the immobilized receptors are brought into contact with the sample + ClpG-STh protein mixture pre-incubated beforehand at 37 ° C / 30 min.
  • specific primary antibodies serum polyclonal IgGs [purified or semi-purified], or monoclonal of one type or a mixture of several types obtained from either the purified ClpG protein, and, therefore, directed only against the ClpG part of the hybrid protein, ie of the chimeric protein ClpG-STh, and therefore directed against both the ClpG and STh parts.
  • the binding of the STh part of the hybrids to the immobilized receptor is detected indirectly by the use of secondary antibodies, for example, labeled with peroxidase, and capable of binding to the primary antibodies. Another possibility is that the primary antibodies are directly conjugated to the peroxidase, thus avoiding the use of secondary antibodies.
  • the reaction is then revealed by colorimetry through an enzymatic activity which can be amplified if necessary. The intensity of the color reaction is inversely proportional to the amount of receptor in the sample. Reading optical densities at a certain wavelength of standards (different concentrations of purified receptors) will be used to construct a standard curve for measuring the quantity of receptors in the samples.
  • the blood extracts contain GC-C receptors, this will fix the ClpG-STh proteins and the whole will therefore not be able to bind to the immobilized receptors because there will be a phenomenon of competition between immobilized GC-C and GC- C free in the biological extracts, with respect to the ClpG-STh proteins: for a high concentration of receptors (positive results), a very pale colored reaction or an absence of coloration will be observed.
  • the ClpG-STh hybrids bind to the receptor fixed on the solid phase of the microtiter plates. During the colorimetric development, the reaction will be colored.
  • the invention therefore also relates to a kit for implementing this method, characterized in that it comprises:
  • each well is sensitized with all or part of the GC-C receptor (natural or synthetic) retaining the toxin binding site, - at least one positive control containing purified GC-C receptor.
  • such a kit includes:
  • - Breakable microtiter plates 6 strips of 16 wells on a support. Each well is sensitized with all or part of the GC-C receptor retaining the toxin binding site and contains a stabilizer.
  • a positive control lyophilized standard containing GC-C receptor purified to a given concentration which will be diluted with water before use.
  • BSA normal serum (rabbit, goat, mouse or others depending on the origin of the primary and secondary antibody used in the rest of the test).
  • washing pad An antibody buffer.
  • a stop buffer 0.3 M sulfuric acid.
  • Peroxidase substrate A o-phenylenedi amine or dehydrated diaminobenzidine.
  • Peroxidase substrate B hydrogen peroxide solution.
  • the invention also makes it possible to envisage the use of the ClpG-STh fusion proteins in immunohistochemistry on frozen sections or on paraffin sections of tissues of extraintestinal organs (lymph nodes, liver, kidney, spleen, etc.) in colorectal cancer patients to detect the GC-C receptor inside or on the surface of metastatic tumor cells.
  • the invention mainly finds its application in the field of diagnostics, but it also has therapeutic applications in the treatment of metastases of colonic origin. Indeed, as indicated previously, the STa toxin penetrates into the enterocytes after being fixed on its GC-C receptor (Urbanski, R. et al., 1995, Biochi. Biophys. Acta, 1245: 29-36), and the STa peptide can therefore be used as a vehicle for internalizing the conjugate of the invention.
  • the active molecule more particularly an active protein, is an anti-cancer therapeutic agent advantageously having an activity: anti-cancer specific for tumor cells, ie capable of killing them without affecting healthy cells,
  • the chimeric protein can be administered systemically so as to selectively target the extra-intestinal rectocolic tumor cells and to selectively eliminate them after internalization of the chimeric protein via the GC-C receptor. It is therefore the toxic character determined by the structure three-dimensional STa peptide that will allow this selective action.
  • the very small size of the STa peptide, its absence of immunogenicity and its high selectivity for its receptor gives the STa peptide a very particular interest for vectorizing active agents in colorectal metastases.
  • the existence of Smad3 strains of transgenic mice capable of specifically developing colorectal cancer provides a complementary tool for the experimental study of applications of the invention (Zhu, Y. et al., 1998, Cell., 94: 703-14).
  • B41 ETEC strain of bovine origin (O101: K ⁇ : H " , K99, F41) producing STa.
  • JCB570 AraDl39A (araABC-Leu) 7679, galU, galK, A (lac) X74, rpsL, thi, phoR, zih 12:: Tnl 0 JCB571 JCB570 dsbA:: kanl
  • JCB818 JCB570 (malF-lacZl 02) dsbA:: kanl, dsbB:: kanl
  • the B41 strain is a wild reference strain producing STp toxin.
  • the JCB571, JCB818, JCB819 strains derived from JCB570 are mutated in the Dsb system involved in the formation of disulfide bridges.
  • the bacteria are cultivated at 37 ° C. in LB medium (Luria Bertani) liquid or agar supplemented with the appropriate antibiotics: ampicillin (Ap), 50 ⁇ g / l; chloramphenicol (Cm), 25 ⁇ g / ml; tetracycline (Te), 12.5 ⁇ g / ml; streptomycin (S) 50 ⁇ g / ml.
  • pHSG575 Low copy number cloning vector; origin of replication pSClOl, Cm R pEH52 pHSG575 with the clp operon coding for fimbriae
  • the plasmid pDSPH524 is a derivative of pEH524 in which the clpG gene has been completely deleted.
  • the plasmids pDEV41155 and pSXIOS are derived respectively from the vectors pBluescript SK (Stratagene) and pSelect 1 (Promega) in which only the clpG gene has been cloned.
  • the plasmid pSXIOS has a unique Spel restriction site created by site-directed mutagenesis. Asparagine 203 from ClpG is thus replaced by a threonine.
  • the plasmid pHPC0838 derives from pDEV41155 by substitution of the unique restriction site A fllll in a unique site B rill, by creation of a unique site Hpal and by addition of a valine residue between the last two residues (tyrosine and asparagine) C- ClpG terminals.
  • the fusion genes were placed downstream of the P trc promoter inducible by IPTG
  • the column is then washed with 10 ml of QC buffer and the DNA is eluted with 5 ml of QF buffer.
  • the eluate is added with two volumes of absolute ethanol and incubated for 5 min in ice. After centrifugation (30 min, 15,000 g, 4 ° C), the DNA pellet is dried for 5 min under vacuum and taken up in sterile double-distilled water. The quantity and purity of the DNA obtained are estimated by measuring the OD at 260 nm and at 280 nm.
  • the recombinant DNA thus purified is then analyzed by sequencing.
  • the enzymatic digestions of the DNA are carried out in accordance with the indications given by the suppliers.
  • the samples, in solution in loading buffer, are deposited on a 0.7% to 1.4% agarose gel, containing ethidium bromide at a final concentration of 0.5 ⁇ g / ml.
  • UV ultraviolet
  • the 1 kb marker scale (Gibco-BRL) makes it possible to identify the size of the DNA fragments.
  • the agarose block containing the DNA is dissolved at 50 ° C for 10 min in three volumes of QX1 buffer.
  • the sample is loaded onto a QIAquick column which is centrifuged at 10,000 g for 1 min.
  • 750 ⁇ l of PE washing buffer are deposited on the column which is incubated for 5 min at room temperature, before being centrifuged at 10,000 g for 1 min. Additional centrifugation (10,000 g, 1 min.) makes it possible to remove the residual traces of PE buffer.
  • the column is placed in a new Eppendorf tube and the DNA is eluted by adding 50 ⁇ l of H 2 0 and centrifuging at 10,000 g for 1 min.
  • GMCST3 AACTGC ⁇ G ⁇ TTCATGTTA ⁇ CCGCATG GMCST5 CGGTTAACNTGAATTCTGCAGTT
  • the single-stranded complementary oligonucleotides are mixed in TE buffer to a final concentration of 2 ⁇ g / ⁇ l. They are heated to 80 ° C for 1 min then to 65 ° C for 5 min and cooled in ice until the temperature reaches about 25 ° C. The oligonucleotide duplexes thus formed are stored at -20 ° C.
  • Passenger DNA and vector DNA are mixed in a 1: 1 or 3: 1 molar ratio at a concentration of total DNA between 15 and 50 ng / ⁇ l.
  • the fragments are ligated in a final volume of 20 ⁇ l of ligase buffer (BRL) containing 1 to 5 U of T4 DNA ligase for 18 h at 16 ° C or overnight at 4 ° C.
  • BBL ligase buffer
  • the recipient bacterial cells, previously treated with CaCl 2r are then added (200 ⁇ l) and then incubated for 40 min in ice. After a thermal shock (2 min at 42 ° C then 5 min in ice), 800 ⁇ l of sterile liquid LB medium preheated to 37 ° C are added. The whole is incubated for 45 min at 37 ° C.
  • the restriction fragments are obtained from a mini-preparation of partially purified plasmid DNA. To do this, a bacterial colony is removed and cultured overnight at 37 ° C. with stirring in liquid LB medium supplemented with appropriate antibiotics. Then 1.5 ml of the bacterial suspension are centrifuged (5 min, 15000 g, 4 ° C) and the pellet is taken up with 150 ⁇ l of buffer Pi and 200 ⁇ l of lysis buffer P2.
  • the bacterial membranes, proteins and chromosomal DNA are precipitated by the addition of 150 ⁇ l of P3 buffer and left for 10 min in ice. After centrifugation (15 min, 15,000 g, 4 ° C), two volumes of absolute ethanol are added to the supernatant. The solution is placed in ice for 15 min, then centrifuged (15 min, 15,000 g, 4 ° C). The DNA pellet is dried under vacuum for 5 min and taken up in 50 ⁇ l of sterile double-distilled water. This DNA (5 to 10 ⁇ l) is then analyzed after endonuclease digestion and electrophoretic migration.
  • the anti-ClpG antiserum specific for the major subunit of fimbriae CS31A was obtained in rabbits after three intra-dermal injections carried out at twenty days apart with 250 ⁇ g of native CS31A protein in the presence of incomplete Freund's adjuvant.
  • the native ClpG subunit is extracted from the strain DH5 ⁇ (pEH524) cultivated in solid LB medium as described above.
  • the protein concentration of the extract is estimated by the ESL colorimetric method (Exact, Sensitive, Lo interference) using the ESL Protein Assay kit (Boehringer).
  • the ClpG proteins are visualized on a 15% polyacrylamide gel after staining with silver nitrate.
  • the colonies obtained after transformation are cultured in an orderly fashion on agar LB dishes and incubated overnight at 37 ° C.
  • the replication is carried out by directly applying a nitrocellulose membrane to the surface of the agar.
  • the membrane is saturated for 1 h at room temperature in blocking buffer, before being incubated for 2 h with the first antibody diluted 1/500 in TBS buffer, 0.1% Tween 20.
  • the membrane After three washes of 5 min in TBS buffer, 0.05% Tween 20, the membrane is incubated for 1 h with an appropriate secondary antibody conjugated to peroxidase (Nordic Immunological Laboratories) diluted 1/1000 in TBS buffer, 0.1% Tween 20 After two washes of 5 min with TBS buffer, 0.05% Tween 20 and one washing of 5 min with TBS buffer, the membrane is incubated in a solution containing 1 H 2 0 2 and 4-chloro-1-naphthol. The colorimetric reaction is stopped by rinsing the membrane in several baths of double-distilled water. b) Electron microscopy.
  • the bacterial strains are cultured on solid LB medium overnight at 37 ° C.
  • the bacterial carpet is recovered and then immersed in 4% paraformaldehyde, 0.1% glutaraldehyde, 0.2 M PBS (pH 7.4). After centrifugation, the pellet is rinsed three times for 15 min in phosphate buffer and dehydrated in 50%, 75% then 85% ethanol (3 x 15 min). It is then placed in a 1: 1 mixture of medium LR White resin: 85% ethanol for 1 h and impregnated in pure LR White resin (3 ⁇ 1 h) before being included in a gelatin capsule. After polymerization, ultra-thin sections
  • the supernatants containing the ClpG-STh hybrids are heated for 5 min at 100 ° C. in Laemmli buffer, before being deposited on a 15% polyacrylamide gel under denaturing conditions.
  • a scale of colored SDS-PAGE markers makes it possible to follow the migration during the electrophoresis.
  • the gel, a 0.2 ⁇ m nitrocellulose membrane (Biorad Trans Blot) and two filter papers (Biorad) are incubated for 15 min in transfer buffer in the presence of 15% methanol. The gel is deposited on the membrane and the assembly is sandwiched between the two filter papers.
  • the proteins are then transferred onto the nitrocellulose membrane by semi-dry electrotransfer (SemiPhor TE 70, Hoeffer Scientific Instruments) for 1 h at an intensity of 1 mA / cm 2 .
  • the membrane is then saturated for 1 h in blocking buffer and incubated for one night with the first specific antibody diluted to 1/500 in TBS buffer, 0.1% Tween 20.
  • the membrane is stained according to the procedure described for immunodetection in if you are on colonies. In order to amplify the response, an antibody specific secondary coupled with biotin (Sigma) (1/1000 dilution) was used.
  • the membrane is washed three times for 5 min in TBS buffer, 0.05% Tween 20 and incubated for 30 min with a 1/100 dilution of streptavidin conjugated to peroxidax (250 ⁇ g / ml, Sigma) in TBS buffer, 0.05% Tween 20. After three new washes of 5 min each, the reaction is stopped by rinsing the membrane in several baths of distilled water.
  • This kit including a 96-well plate coated with the synthetic toxin STp is used to detect the presence of STa toxins in protein extracts and to quantify the hybrids.
  • This kit is based on a competitive reaction between the toxin fixed on the plate and the exogenous toxin contained in the samples in the presence of a given quantity of anti-STa antibodies.
  • the protein extracts diluted in PBS buffer are distributed at the rate of 100 ⁇ l per well.
  • a bacterial supernatant provided by the kit serves as a positive control.
  • Different known amounts of purified STp toxin (Calbiochem) are also deposited to establish a standard curve.
  • An anti-STa monoclonal antibody solution included in the kit (10 ⁇ l) is added to each well.
  • the plates are then washed twice with PBS buffer, 0.05% Tween 20 and once with PBS buffer.
  • One hundred ⁇ l of a substrate solution included in the kit is then added to each well and the plates are placed for 30 min, protected from light.
  • the colorimetric reaction is quantified by reading the absorbance at 490 nm, after the addition of 1.5 N sulfuric acid.
  • Caco-2 cells are cells derived from human colon carcinoma. They retain the characteristics of enterocytes from the small intestine when they are differentiated. This cell line expresses the ClpG receptor and that of STa (GC-C). Intestine-407 cells (Flow Laboratories Inc.), derived from jejunum and human embryonic ileum, also express the ClpG receptor. The Intestine-407 and Caco-2 cells are cultured under a partial pressure of 5% of CO 2 at 37 ° C., in flasks (Falcon 3084 boxes, Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.) Containing 25 ml of medium respectively.
  • MEM modified Eagle
  • DMEM Dulbecco
  • the media are supplemented with 10% to 20% of fetal calf serum (SVF), 1% of amino acids non-essential, 200 U / l of penicillin and 50 mg / 1 of streptomycin.
  • SVF fetal calf serum
  • the cells are washed twice with PBS without Ca 2+ or Mg 2+ and then trypsinized for 5 min at 37 ° C.
  • the cells, thus recovered, are rapidly diluted in 20 ml of culture medium, then centrifuged for 5 min at 1200 g. The pellet is taken up with 4 ml of culture medium.
  • a 24-well Falcon dish (Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.), With a coverslip at the bottom of each well, is inoculated with 1 ml of culture medium containing 2.10 5 to 4.10 5 cells per well .
  • the Intestine-407 cells are used at confluence while the Caco-2 cells are used 15 days later, the time necessary for their differentiation. Before the adhesion test, the cells are washed once with PBS
  • the bacterial strains containing the various recombinant plasmids, are cultured overnight at 37 ° C. on agar LB dishes. After centrifugation (10 min, 1600 g), the supernatant is separated from the bacterial pellet and stored. The pellet is suspended in PBS, centrifuged (10 min, 1600 g) and washed a second time with PBS. The washed pellet is finally taken up in a volume of PBS corresponding to the starting volume. The bacteria count is determined after one night at 37 ° C. by spreading of various dilutions of the bacterial suspension on MacConkey lactose agar (DIFCO) selective medium containing the appropriate antibiotics. Half of the suspension of washed whole bacteria is kept. The other half is sonicated and then centrifuged at 12,000 g for 5 min. The supernatant recovered corresponds to the cell lysate containing the intracellular proteins.
  • DIFCO MacConkey lactose agar
  • mice Three-day Swiss 0F1 mice from different litters are separated from their mother immediately before use, randomly mixed and separated into groups of at least three mice. An aliquot of 0.1 ml of each sample is delivered directly to the stomach of the mice using a flexible plastic tube 3 cm long and 0.3 mm in internal diameter connected to a 1 ml syringe fitted with a 26 G needle. Three hours after injection, mice are suffocated by prolonged exposure to chloroform vapors. The entire intestine is removed from the abdomen, weighed, and the gut weight / carcass weight ratio (I / C) is then calculated for each mouse ( Figure 18). An I / C ratio ⁇ 0.09, corresponding to a significant accumulation of intestinal fluids, is interpreted as positive enterotoxicity.
  • ⁇ -galactosidase activity The ⁇ -galactosidase activity present in the extracellular medium was determined by the use of the ⁇ -galactosidase Enzyme Assay System kit (Promega) according to the recommendations of the supplier.
  • the bacterial cultures are carried out on agar medium.
  • the bacterial carpet suspended in PBS buffer is adjusted to 5.10 10 bacteria / ml. This bacterial suspension is centrifuged (1600 g, 5 min) and 200 ⁇ l of supernatant are mixed with 100 ⁇ l of lysis buffer (kit).
  • 150 ⁇ l of the mixture are added to 150 ⁇ l of 2X assay buffer (Annex 11) which contains the ONPG substrate (0-ni trophenyl - ⁇ -D- galactopyranoside).
  • the reaction mixture is incubated for 30 min at 37 ° C.
  • the reaction is stopped by adding 500 ⁇ l of 1M sodium carbonate. After mixing, the absorbance is measured at 420 nm.
  • 200 ⁇ l of culture containing 5.10 10 bacteria / ml are directly mixed with 100 ⁇ l of lysis buffer before centrifugation (1600 g, 5 min). The supernatant is then treated as described above.
  • papain-SSCH 3 stoichiometrically releasing the active enzyme (papain-SH).
  • the activity of this enzyme is then evaluated in the presence of the chromogenic substrate of papain, N-benzoyl-L-arginine p-nitroanilide (L-BAPNA), after the release of the chromophore p-nitroanilide which is detected by measuring the absorbance at 410 nm.
  • This colorimetric test is 100 times more sensitive than that performed with the Ellman reagent and can detect up to 0.2 ⁇ M of thiols. Different concentrations of an L-cysteine solution (0.1 mM) were used to establish a standard curve.
  • the determination of the protein redox state in the intracellular medium was carried out by precipitating, with a final 5% TCA, 25 ml of a bacterial culture in the exponential phase.
  • the reduced control of the intracellular medium was obtained by directly cultivating the strain in the presence of 5 mM of DTT. After incubation for 1 h in ice and centrifugation for 10 min at 16,000 g at 4 ° C, the pellets are washed with 1 ml of cold acetone and centrifuged.
  • the protein pellet is then dried in the open air and taken up in 200 .mu.l of solution containing 1 AMS (4-acetamide '-maléimidylstilbène-2, 2' - sulphonic acid disulphide, s' els disodium) prepared extemporaneously.
  • AMS chemically binds to sulfhydryl groups released after the reducing action of DTT on oxidized cysteines.
  • the fixation of each AMS molecule on the reduced proteins makes it possible to increase their molecular weight by 490 daltons and to separate them on an SDS-PAGE gel at 12% in the absence of reducing agents and thermal denaturation.
  • the oxidized and reduced forms are visualized by "Western" immunostaining.
  • the supernatants 500 ⁇ l
  • obtained in stationary phase from cultures produced on agar medium, were treated according to the same procedure as that used for the supernatants originating from cultures, in exponential phase, carried out in liquid medium.
  • Insulin reduction test makes it possible to verify the capacities of the reduced STa to exchange its thiol groups with oxidized insulin and is based on the measurement of the appearance of a white precipitate due to the release of the B chain of insulin after reduction of its disulphide bridges.
  • the insulin solution must be perfectly clear before being stored at -20 ° C. 1 mg / ml insulin solution
  • the time when precipitation occurs defined by the increase in absorbance at 650 nm (At 550nm ) by 0.02 above the baseline, and the precipitation rate at 650 nm, defined as the increase absorbance at 650 nm during the one minute time interval ( ⁇ A 550nm x min -1 ) for absorbances between 0 and 1, are then determined.
  • the supernatants were prepared as described above.
  • the recombinant live bacteria are prepared in the same way before each series of inoculation: after centrifugation of the bacterial mat (5 min, 1600 g), the bacterial pellet is taken up in PBS.
  • the bacteria are listed on MacConkey lactose agar selective medium before immunization of the animals. a) Antibody production in rabbits.
  • each rabbit receives either 500 ⁇ l of supernatant in the presence of incomplete Freund's adjuvant (v / v) intra-dermally on days D 0 , D 21 , D 28 and D 35 , i.e. four injections one week apart of a suspension of 5.10 8 bacteria live ( ⁇ 500 ⁇ l) intravenously.
  • the blood is collected by section of the jugular vein ten days after the last booster.
  • mice groups of four female mice, deprived of water for at least 5 h, receive an inoculum of 10 10 live bacteria in the presence of 3% NaHC0 3 on days D 0 , D x , D 2 before being mated on day D 14 then re-immunized on days D 28 , D 29 , D 30 .
  • the blood, the whole intestine and the faeces are removed.
  • the three-day-old newborn mice are then tested with toxin to assess vaccine protection. For this, each litter of mice is divided into two groups.
  • the first group receives 12.5 ng (1.6 U) of purified STp toxin (Calbiochem) and the second group, 2 U of supernatants containing the homologous hybrids produced by the recombinant bacteria which were used during the primary immunization.
  • - Serum the immune blood is incubated for at least 4 h at 37 ° C and then centrifuged for 10 min at 3000 g. The serum is stored at -20 ° C.
  • the entire intestine is ligated at one end, then 200 ⁇ l of washing buffer are introduced through the other end. After ligation of the latter, and by light pressure along the intestine, the buffer is transferred several times from one end to the other.
  • the intestinal contents are collected, centrifuged (10 min, 16,000 g) and the supernatant is stored at -20 ° C.
  • Serial dilutions of the different samples to be tested are made in buffer antibodies and distributed at a rate of 100 ⁇ l / well on the ELISA plates coated either with the ClpG antigen (I ⁇ g) or with the STa toxin (kit E. coli ST EIA) to detect the anti-ClpG antibodies and the anti antibodies respectively Sta.
  • the antigen-antibody complexes are detected according to the so-called "classic" procedure described in paragraph 9 above, after incubation of the plates with goat anti-rabbit IgG or anti-mouse Ig (A or G) goat immunoglobulins (Nordic Immunological Laboratories) coupled with peroxidase.
  • the antibody titers expressed in log 10 of the inverse of the dilution, are calculated from the absorbance values read at 405 nm deduced from the values obtained after immunization of the animals either with live DH5 ⁇ bacteria (pDSPH524), or with the corresponding supernatant.
  • Anti-STa antibodies described in the literature as being neutralizing were used as positive controls. These antibodies are: the polyclonal antibodies G108-8 and G104-6 and the monoclonal antibodies ST1-.3, ST: G8 and 11C.
  • FIG. 1 represents the structure of the fusion proteins ClpG-STh.
  • the amino acids are numbered from the N-terminus of the mature protein ClpG.
  • the nucleotide and peptide sequences relating to ClpG are in bold characters.
  • the STh portion of the fusion protein is represented by a colored frame: ST15 (YCCELCCNPACTGCY), ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) and ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspond respectively to the last 15, 16 and 19 amino acids of the mature toxin STh.
  • Restriction sites are underlined and those lost after cloning are in parentheses.
  • the asterisks denote the restriction sites created by site-directed mutagenesis.
  • the vertical arrow represents the signal peptidase cleavage site.
  • the nucleotide sequence of clpG is shown diagrammatically by one frame and the cloning vectors by another frame.
  • the STh toxin was inserted at the N-terminal end of ClpG and separated from the carrier protein by a "linker" of 6 amino acids (PADPHA ).
  • PADPHA 6 amino acids
  • the plasmid pSTN24 was obtained by insertion, into the Sp h 1 site of pHPC0838, of the double stranded oligonucleotide Sth72N5 / Sth72N3. This duplex codes for the last fifteen amino acids of the STh enterotoxin. After cloning, only the 5 'Sphl site is preserved.
  • the initial cleavage site (AHA: WT) of the signal peptide was converted into a site (AHA: AD) more frequently present in E. coli.
  • a "linker” containing two prolines and a glycine was placed between ClpG and STh.
  • the plasmid pSTC22 was then produced by cloning of the double-stranded oligonucleotide Sth69C5 / Sth73C3 coding for the last 16 amino acids of STh between the Hpal and Xbal sites of pHPC0838. The Xbal site was lost during cloning.
  • the STh toxin is thus introduced after the Tyr 256 residue of ClpG.
  • the plasmid pSTCD17 was produced by deletion of the Hpal / Smal fragment of pSTC22. In this case, ClpG and STh are no longer separated except by a glycine residue.
  • the choice of the peptide comprising amino acids 46 to 56 (NKSGPESMNSS) of natural pro-STh as a junction between ClpG and STh could represent the best joint to promote conformational folding close to that of the free toxin.
  • the plasmid pProSTC28 was obtained by inserting between the Hpal and Smal sites of pSTC22 a double-stranded oligonucleotide (Sth33PC5 / Sth33PC3) coding for amino acids 46 to 53 (NKSGPESM) of the protein Pro-STa 3 followed by the first three amino acids (NSS) of the mature STh toxin.
  • Sth33PC5 / Sth33PC3 double-stranded oligonucleotide
  • NSS first three amino acids
  • the plasmid pSTVIOS was created by insertion of the synthetic double-stranded oligonucleotide Sth69V3 / Sth69V5, coding for the mature whole STh toxin, in the S el site of pSXIOS.
  • FIG. 2 represents the subcloning of the different fusion genes of the clp operon.
  • the blocks represent the different genes of the clp operon contained in the 8.5 kb HindIII / BcoRI fragment.
  • the blackened part of each block indicates the signal sequence.
  • the horizontal arrow indicates the direction of the transcription.
  • the names of the genes are indicated below each block.
  • the clpG gene has been replaced in the clp operon by the various fusion genes originating from the plasmids pSTN24 (1), pSTC22 (2), pProSTC28 (3) and pSTVD41 (4).
  • the plasmids pEHSTN24 and pEHSTC22 were obtained by replacing the Swal / Hpal fragment of pEH524 respectively by the fragments __7coRV / _3cI136II of pSTN24 and pSTC22.
  • the plasmids pEHProSTC28 and pEHSTVD41 were constructed by substituting the Muni / Hpal fragment of pEH524 respectively by the Mi.nI/.Ecll3611 fragments of pProSTC28 and pSTVD41. Numerous attempts to place the fusion genes carried by pSTC17 and pSTVIOS in the clp operon have been unsuccessful. Consequently, these two plasmids were the only ones to be transcomplemented with the plasmid PDSPH524 (Table 2).
  • FIG. 3 represents the analysis carried out by "Western” immunostaining under denaturing conditions (SDS-PAGE), using the anti-ClpG antiserum (FIG. 3A and B) and different monoclonal antibodies (11C, 20C1) directed against the STa toxin ( Figure 3C and D).
  • the antigenicity of the fusion proteins was analyzed from the supernatants of the recombinant DH5 ⁇ bacteria cultivated in liquid medium (A) or agar (B, C, D).
  • the liquid culture supernatants are concentrated ten times (A) and the supernatant of the DH5 bacteria (pEH524) obtained on agar medium is diluted five times (B lane 1).
  • Immunodetection is carried out after migration on 15% polyacrylamide gel under denaturing conditions either with the anti-ClpG polyclonal antibody (A, B) or with the anti-STa 11C (C) or 20C1 (D) monoclonal antibodies.
  • the colorimetric reaction is amplified using a secondary antibody coupled to biotin which is recognized by streptavidin conjugated to peroxidase.
  • the horizontal arrow indicates the position of the ClpG protein ( ⁇ 29 kDa).
  • the supernatants were then tested for their reactivity towards the 11C and 20C1 monoclonal antibodies directed against the STa toxin (FIG. 3C and D).
  • the hybrid expressed by pEHSTN24 (lane 2) does not react with any of these antibodies, which suggests a poor accessibility of STh to these antibodies, probably following a change in conformation of the toxin after fusion with the carrier protein.
  • the protein coded by pEHSTC22 (lane 3) and the uncleaved protein expressed by pEHProSTC28 (lane 4) are recognized by the two anti-STa antibodies.
  • FIG. 4 reports the presence of the hybrids in the culture supernatants determined by “double sandwich” ELISA.
  • the hybrids in the culture supernatants produced on agar medium are detected using anti-ClpG and 11C antibodies directed respectively against the ClpG and STh portions of the hybrid.
  • the supernatant DH5 ⁇ (pEH524) containing ClpG but no STh toxin is used as a negative control and makes it possible to measure the aspecific reactions.
  • the recombinant proteins are fixed by the STh portion of the hybrid to the anti-HC antibodies of mice fixed on the microtitration plate.
  • the free ClpG part of the hybrid is then recognized by the anti-ClpG rabbit antiserum used as secondary antibody.
  • the presence of the ClpG-STh hybrids in the samples is detected after the addition of a goat anti-rabbit IgG antiserum coupled with peroxidase.
  • the results show the presence of the recombinant proteins in all the supernatants since they are recognized by both anti-STa and anti-ClpG antibodies. These results confirm those observed by "Western" immunostaining (FIG.
  • FIG. 5 reports the quantification by ELISA of the fusion proteins from their ClpG portion:
  • the supernatants come from cultures on agar medium from the strain DH5 ⁇ hosting the plasmids indicated.
  • FIG. 6 reports the quantification by ELISA of the fusion proteins from their STh portion.
  • - 6A The quantity of hybrids present in each supernatant is estimated by reference to the standard curve representing the absorbance at 490 nm (A490nm) as a function of different concentrations of purified STa toxin (Calbiochem). Only A490nm between 0.2 and 1.2 allow quantification of the toxin.
  • Inlay concentration and production of STa.
  • the bacteria count is determined on MacConkey lactose selective agars containing the appropriate antibiotics.
  • the B41 strain is used as a reference strain producing the natural STp toxin, na, not applicable: indicates a lack of affinity of anti-ST antibodies.
  • the supernatants are from cultures in agar medium of the strain DH5 ⁇ harboring the plasmids indicated.
  • the amount of STa toxin present in the sample is inversely proportional to the absorbance at 490 nm.
  • the quantification of the hybrids was carried out by competition, for a given quantity of an anti-STa antibody, between the STa toxin fixed on the microtitration plate (kit E. coli ST EIA, Oxoid) and the toxin STa present in the sample to be tested. Consequently, the higher the amount of STa toxin, the more it will bind anti-STa antibodies which, therefore, can no longer interact with the STa fixed on the ELISA plate. The colorimetric reaction linked to the quantity of anti-STa antibodies fixed on the microtiter plate is then weak. Conversely, a high absorbance value at 490 nm (A 490nm ) is representative of a small amount of toxin present in the sample.
  • the quantification technique on ELISA plates coated with the STa toxin seems more reliable and more representative of the actual amount of secreted hybrids.
  • the STa toxin is a small molecule very resistant to different proteases and therefore not very prone to proteolytic cleavage. Consequently, the number of STa toxin molecules detected is directly proportional to the number of hybrid molecules exported in the extracellular medium, even if a cleavage in the ClpG part of the hybrid occurs after secretion.
  • the existence of a difference in affinity of the STh portion of the hybrids with respect to the anti-STa monoclonal antibody used cannot be excluded.
  • One enterotoxic unit (U) is the smallest amount of STa toxin needed to cause an accumulation of intestinal fluids.
  • This minimum effective dose (DEM) is evaluated in three-day-old newborn mice by measuring the weight ratio of intestine / carcass weight (I / C) after inoculation of different dilutions of each test sample.
  • FIG. 7 reports the determination of the minimum effective dose (DEM) of the living cells (A) and of the supernatants (B, C) of culture of E. coli strains cultivated in solid (A, B) or liquid (C) medium.
  • the dotted line represents the toxicity threshold.
  • the lower toxicity threshold was set by experience at an I / C ratio equal to 0.09 by intragastrically injecting different quantities of purified STa toxin (Calbiochem).
  • Figure 8 reports the determination of the minimum effective dose (DEM) of toxin required to produce a positive response in the newborn mice test.
  • Groups of 3 to 10 mice are inoculated with 100 ⁇ l of PBS containing 1 to 100 ng of purified and marketed STp toxin (Calbiochem).
  • the dots represent the value of the gut weight / carcass weight (I / C) ratio for each mouse.
  • the horizontal lines indicate the average I / C ratios for each batch of mice. The values of the I / C ratios> 0.09 (dotted line) are considered to be positive.
  • the minimum dose of toxin producing an accumulation of intestinal fluids is 8 ng of pure STp toxin.
  • Table 4 below reports the enterotoxic activity.
  • the biological activity of live recombinant bacteria and the corresponding supernatants obtained in liquid medium or agar was studied in vivo in newborn mice, and compared to the activity of the natural STp toxin secreted by the B41 strain.
  • a I / C, intestine weight / carcass weight ratio Each value represents the average of the I / C ratios of 3 to 15 young mice ( ⁇ standard deviation). A response> 0.090 is considered positive.
  • b % percentage determined by the ratio of the number of sick mice / total number of mice tested.
  • c U enterotoxic unit which is defined as the enterotoxic activity corresponding to the minimum effective dose (DEM) giving an I / C ratio equal to 0.090.
  • the DEM corresponds to the greatest dilution giving an I / C ratio equal to 0.090.
  • the reverse of this dilution represents the titer of the supernatants in enterotoxic units.
  • the DEM is the minimum number of bacteria giving an I / C ratio equal to 0.090.
  • the calculation of the DEMs is explained in Figure 7. d positive control of toxicity e negative control of toxicity f nd, not detectable.
  • each supernatant collected on solid medium was adjusted to 2 U enterotoxic and heated between 90 ° C and 110 ° C for 15 min.
  • the results in Table 5 below indicate that the hybrids are at least as heat resistant as the STp toxin.
  • the supernatants were prepared from solid medium and titrated to 2 U as shown in Figure 7.
  • the purified STp toxin (2 U) (Calbiochem) is used as a positive control.
  • a Each value represents the average of the I / C ratios of three to eight mice. %, the value expressed as a percentage indicates the ratio of the number of sick mice / total number of animals tested. An I / C ratio> 0.09 and a percentage of sick mice greater than 50% are considered positive.
  • b NT not tested. Data on enterotoxicity of hybrids
  • ClpG-STh demonstrate that neither the coupling with ClpG nor the gastrointestinal environment alter the biological activity of the STh portion, and that the latter adopts a spatial conformation close to that of the free natural enterotoxin.
  • CS31A is not necessary for the secretion of chimeric proteins into the extracellular medium.
  • the release of ClpG-STh hybrids, in vi tro and in vivo, under a biologically active form is unexpected in the light of the results described by other work which highlights the very low export of STa coupled to a heterologous carrier protein.
  • Our observations could then be explained by the presence, in the clp operon, of genes other than clpG capable of encoding proteins capable of intervening in secretion and toxicity.
  • Figure 9 reports the effect of redox conditions on enterotoxic activity.
  • A Enterotoxicity of the culture supernatants of recombinant E. coli DH5 ⁇ cultured on agar medium in the absence (a) or in the presence (b) of ⁇ -mercaptoethanol (5 mM). In the latter case, half of the supernatant is tested immediately (b) and the other half is subjected to the action of oxygen in the air overnight at room temperature (c).
  • the disulfide bridges previously broken in the presence of ⁇ -mercaptoethanol, can be reformed under the action of oxygen from the air. Indeed, the calculation of the concentration of thiol groups present in these supernatants left in the air and taken at different times reported in Table 7 above shows a decrease in the amount of free thiols and an increase in enterotoxicity depending on the duration of exposure to air.
  • Table 7 above reports the effect of air oxidation on the enterotoxic activity of the supernatants.
  • the supernatants of the recombinant DH5 ⁇ bacteria are harvested from cultures produced on agar medium containing 5 mM of ⁇ -mercaptoethanol and subjected to the action of air for 0, 18 and 42 hours.
  • the quantity of thiol groups is determined relative to the standard curve.
  • Each value represents the average of the I / c ratios of 4 to 12 young mice ( ⁇ standard deviation).
  • a G / C ratio ⁇ 0.09 is considered positive.
  • the percentage of enterotoxic activity is determined by the ratio of the number of diseased mice to the total number of inoculated mice.
  • the percentage of oxidation at time T18 and T42 is calculated relative to the quantity of free thiols at time T0.
  • the recombinant bacteria cultivated in the presence of ⁇ -mercaptoethanol and then washed with PBS induce an accumulation of intestinal fluids in newborn mice ( Figure 9B). This strongly suggests that de novo synthesis of the hybrid proteins can be carried out in vi vo or that there are in vi vo environmental conditions favorable to the formation of disulfide bridges.
  • FIG. 10 represents the oxidation-reduction state of the hybrid proteins.
  • Bacteria recombinant cells were cultured on agar medium. The supernatants are (+) or not (-) treated with 100 mM DTT before precipitation with final 5% TCA. The pellet is taken up in a buffer containing (+) or not (-) 10 mM AMS. After migration on 12% polyacrylamide gel under non-reducing conditions, the proteins are revealed with the anti-ClpG antibody (A and B, a) or with the mixture of anti-ST 11C + 20C1 antibodies (B, b).
  • the reduced form does not react with anti-STa antibodies, probably due to loss of the antigenic properties of STh caused by a severe change in the conformational structure of the toxin. It therefore appears that the genetic fusion of STh at the N- and C-terminal permissive ends of the ClpG carrier protein has made it possible to obtain four ClpG-STh hybrids which are secreted in vi tro and in vivo in the extracellular medium in the form of monomers biologically active.
  • the STh portion of hybrids is affected in its antigenic properties when it is fused to the N-terminal end of ClpG or when it is subjected to an environment unfavorable to the formation of its disulfide bridges.
  • the latter have proved to be essential for enterotoxic activity, but not for passage of hybrids through the outer membrane of bacteria.
  • the Dsb system is frequently involved in the formation of the disulfide bridges of many bacterial proteins, including the STa toxin.
  • the various recombinant plasmids were transferred into the strain JCB570
  • the enterotoxic activity (or the secretion) is greater in the absence than in the presence of the annexed clp genes.
  • the results are reversed with the strain DH5 ⁇ cultivated under the same conditions. It is also clear that all the supernatants originating from cultures in liquid medium of the dsb + or dsb ⁇ strains have an enterotoxic activity 40 to 300 times greater than the homologous supernatants derived from cultures in solid medium. This difference can be explained by better oxygenation of the liquid cultures subjected to continuous agitation. Another interesting fact is that the dsb ' mutants reveal an enterotoxicity at least as high as the isogenic dsb + strain.
  • FIG. 11 represents the structure of the fusions between the signal sequence of clpG and different portions of sth.
  • the nucleotide sequences from the constructs shown in Figure 1 are in bold.
  • the STh portion of the fusion protein is colored blue: ST15 (YCCELCCNPACTGCY), ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) and ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspond respectively to the 15, 16 and 19 C-terminal amino acids of the mature STh toxin. Enzyme restriction sites are underlined.
  • SSclpG signal sequence of clpG.
  • the plasmid pSPGST1 was obtained by insertion of the double-stranded oligonucleotide SPGST3 / SPGST5 between the Sphl and Hpal sites of the plasmid pHPC0838 ( Figure 1).
  • This plasmid thus devoid of the clp G gene, carries the oligonucleotide coding for the mature STh toxin placed immediately after the signal sequence of clpG.
  • Another construction called pSTE531 was carried out by inserting the double stranded oligonucleotide E351 / E531 into the Pst1 site of the plasmid pSTN24.
  • the newly introduced HindIII, PacI and S ⁇ aBI sites change the amino acids PADPHA present between STh and ClpG in pSTN24 to PASLINYV.
  • the deletion of the S'naBI / ipal fragment of pSTE531 leads to the plasmid pSTDG17 which corresponds to the plasmid pSTN24 without the clpG gene and with the hexapeptide PASLIN instead of PADPHA at the C-terminal of STh.
  • the restriction enzyme SnaBl had not cut at the TAC / GTA site but at the TA / CGTA site.
  • 1 double-stranded oligonucleotide GMCST3 / GMCST5 was introduced between the Sphl and Hpal sites of pSTC22 and pProSTC28.
  • the Hpal / Hpal and Hpal / Smal fragments of pGMSTC7 were deleted to result in the plasmids pGMSTC71 and pGMSTC710 respectively.
  • the plasmids pGMSTC71 and pGMSTC710 differ from pSTC22 and pSTC17 respectively only by the absence of the clpG gene.
  • pGMSCT13 / 19 and pGMSTCl3 / 28 were obtained respectively after deletion of the Hpal / Hpal or EcoRI / EcoRI fragment from pGMSTC13. Only pGMSTC13 / 19 corresponds to the plasmid pProSTC28 deleted from the clpG gene.
  • FIG. 12 represents the secretion and the toxicity of the hybrids corresponding to the different fusions between the signal peptide of ClpG and STh.
  • the accumulation of intestinal fluid is observed by the undiluted supernatants originating from cultures in solid medium of the recombinant bacteria.
  • the secretion of the hybrids was determined by reading the absorbance at 490 nm of the ELISA plates coated with the ST toxin (kit E. coli ST EIA, Oxoid) as indicated in FIG. 6. + or -, presence or absence of secretion .
  • I / C average established from a group of 3 to 9 young mice per sample. An I / C ⁇ 0.09 is considered positive.
  • a heterologous signal peptide such as that of ClpG may be sufficient to export the STh toxin alone to the periplasm of E. col i. This suggests that STh, once in this cell space, is capable by itself of translocating through the outer membrane.
  • the secretion of the STh toxin alone is influenced by the nature of the heterologous peptide sequence present at its C-terminal end, but not at its N-terminal end.
  • Figure 13 shows the redox state of a hybrid protein produced by the dsb + and dsJ ⁇ strains in the extracellular (A) and intracellular (B) compartments.
  • the reduced control (lane 2) corresponds to a culture carried out in the presence of 5 mM of DTT.
  • the migration on polyacrylamide gel of the unheated samples free of reducing agents indicates that the hybrid protein is present in a reduced form independently of the dsb mutation (lanes 1 and 3).
  • Figure 14 shows the maturation of the hybrid proteins during their secretion by dsb * and dsb ' strains.
  • the bacteria dsbA ' (A) or dsbA * (B) containing the plasmid pTrcProSTC28 are cultivated in a liquid medium with (+) or without (-) 2 mM of IPTG.
  • An aliquot (2 ml) of supernatant is removed at different times to analyze its enterotoxic activity (A, a and B, a).
  • Each histogram represents the average of the I / C ratios of 3 to 5 mice. A response> 0.09 is considered positive.
  • the STh portion of hybrids may therefore be able to exchange disulfide bridges with other proteins. This hypothesis was verified by testing the capacity of free STh or coupled to ClpG to catalyze in vi tro the reduction of the disulfide bridges of insulin by DTT.
  • Figure 15 shows the reduction of insulin catalyzed by different proteins in the presence of DTT.
  • the supernatants are obtained from cultures on solid medium in the stationary phase.
  • the JCB818 strain (pTrcSTN24) was cultured in the presence (+) or in the absence (-) of 2 mM IPTG.
  • DTT reduces the STh toxin which in turn reduces insulin through a disulfide bridge exchange reaction.
  • the release of the B chain from insulin then induces the formation of a white precipitate.
  • the thioredoxin from Spirulina sp (Sigma) was used as a positive control.
  • the insulin (1 mg / ml) incubated in the 0.1M potassium phosphate buffer, 2 mM EDTA containing only 0.33 mM DTT corresponds to the negative control.
  • the purified DsbA protein (Calbiochem) served as a positive control as an oxidoreductase of the Dsb system.
  • the timing of precipitation, and the rate of precipitation of the insulin B chain are the quantitative parameters considered to measure the reduction in insulin. The results are listed in Table 9.
  • T 9 above table relates the reduction of insulin by the free STa toxin or coupled to ClpG.
  • the precipitation appearance time is determined by the increase in absorbance to 650 n ( A650r ⁇ 0.02 above the baseline.
  • the precipitation rate represents the maximum increase in absorbance to 650 nm during the one minute time interval for values of A 650rm between 0 and 1.
  • the almost similar values obtained with pure STp toxin, the natural STp toxin from E. coli B41 and DsbA, are lower than those obtained with thioredoxin but higher than those observed with the negative control.
  • the fusion gene carried by pSTN24 was placed under the control of the P trc promoter by insertion of the Kpnl / Xbal fragment of pSTN24 between the Kpnl / Xbal sites of the plasmid pTrc99A before being transferred to the JCB818 dsbA ' dsbB ' strain.
  • the culture supernatant from the strain JCB818 (pTrcSTN24) thus obtained proves capable of precipitating insulin at a speed and at a rate similar to that of the protein DsbA and the toxin STp.
  • precipitation appears later than in the presence of IPTG and the insulin precipitation rate is identical to that of the negative control ( Figure 15 and Table 9).
  • the STp toxin and the ClpG-STh hybrids therefore have properties analogous to the DsbA protein which allow them to catalyze the reduction of insulin via DTT.
  • the STa toxin, whether or not coupled to ClpG is active in vitro in the exchange of disulfide bridges.
  • a maturation model of the free or coupled STp toxin with ClpG (1) the STa toxin alone or associated with ClpG is synthesized in reduced form in the intracellular medium of bacteria Dsb + or Dsb " , (2) it then crosses the external membrane of the bacterium in this form and, (3) once in the extracellular medium, the disulfide bridges intramoleculars would be created gradually by the action of oxygen and / or through an exchange reaction with oxidized proteins other than DsbA and DsbB.
  • the DH5 bacteria harboring different recombinant plasmids (Table 2) or the corresponding culture supernatants were injected into animals (mice, rabbits) by different routes of inoculation (intra-dermal, intravenous, intraperitoneal) , oral) in order to evaluate their capacity to produce antibodies directed against the carrier protein ClpG and especially against the STh part of the hybrid. According to the results obtained, their neutralizing or even protective potentials have also been estimated with a view to the use of these antibodies in immunotherapy. In this study, we included a hybrid "detoxified" by genetic modification of the STh sequence for active vaccination in humans or animals.
  • This non-toxic hybrid was constructed by inserting between the Hpal and Xbal sites of pHPC0838 ( Figure 1) the synthetic oligonucleotide STGL673 / STGL635 coding for the STh toxin including the amino acids Pro 13 and Ala 14 , involved in recognition at the receptor GC-C, have been replaced by glycine and leucine respectively.
  • Figure 14 shows the structure of the "detoxified" ClpG-STh fusion.
  • Amino acids are numbered from the N-terminus of the mature protein ClpG. The sequences relating to ClpG are in bold.
  • the amino acids corresponding to the synthetic oligonucleotide coding for the modified STh toxin are outlined in blue. Restriction sites are underlined.
  • the vertical arrow represents the site of cleavage by signal peptidase.
  • the asterisks indicate the modified amino acids: the glycine and leucine residues replace the proline and alanine residues respectively in the normal STh sequence.
  • the plasmid pSTCDMl thus obtained (FIG. 16), expresses a hybrid protein ClpG-STh extracellular which is recognized in "Western” immunolabelling by polyclonal anti-ClpG antibodies, but weakly by the monoclonal anti-STa 11C and 20C1 antibodies.
  • the ⁇ detoxified hybrid "contained in the vaccine preparation is estimated at 10 ng / 10 10 bacteria or 80 ng / ml.
  • the use of toxic and non-toxic hybrids as vaccine antigens also aims to identify a possible relationship between enterotoxicity and immunogenicity.
  • the live recombinant bacteria were inoculated into a group of five mice and a single rabbit, respectively intraperitoneally and intravenously (FIG. 17).
  • Modalities described in the Material and Methods chapter Figure 17 represents the immunogenicity of the recombinant bacteria: anti-ClpG (A) IgG titers and anti-ST (B) IgG titers after inoculation of the DH5 bacteria harboring the indicated plasmids. were immunized with 2 to 4.10 e bacteria and rabbits with 5.10 8 bacteria.
  • culture supernatants were also inoculated into groups of five mice and one rabbit respectively by intraperitoneal and intra-dermal routes, as indicated in the Materials and Methods chapter.
  • Figure 18 shows the immunogenicity of the supernatants.
  • the animals received an inoculum of 200 ⁇ l (mouse) and 500 ⁇ l (rabbits) of supernatants from the recombinant DH5 ⁇ strains cultured on agar medium.
  • the anti-ClpG (A) and anti-STh (B) antibody titres expressed in log of the inverse of the dilution of the sera are calculated after deducing the signal obtained with the serum of animals immunized with the strain DH5 ⁇ (pDSPH524) used. as a negative control.
  • the approximate concentration in the supernatants is 0.08 ⁇ g eq.STh / ml for the non-toxic hybrid and varies between 0.25 to 6.3 ⁇ g eq.STh / ml for the toxic hybrids ( Figure 6).
  • PI intraperitoneal route
  • ID intra-dermal route
  • AIF incomplete adjuvant of Freund.
  • the hybrids encoded by the plasmids pEHProSTC28 and pEHSTC22 made it possible to obtain the highest anti-STa titers in rabbits.
  • the "detoxified" hybrid does not induce an anti-ST response.
  • the first step in this experiment was to establish a neutralization protocol.
  • 500 ⁇ l of different polyclonal and monoclonal anti-STa antibodies described in the literature as being neutralizing were incubated in the presence of 80 ng (10 U) of pure STp toxin, under the neutralization conditions recommended by the various authors, and injected into newborn mice. Only one of these antibodies, the G104-6 antibody, has been shown to neutralize the STp toxin. Consequently, in the rest of our study, we have chosen the neutralization conditions corresponding to this antibody which was therefore chosen as a positive control.
  • SL28 rabbit serum immunized intradermally with the supernatant corresponding to the hybrid expressed by pEHProSTC28 in the presence of incomplete Freund's adjuvant. (+) and (-), in the presence or absence of the SL28 serum.
  • I / C average established from a group of 4 to 11 young mice per sample. An I / C> 0.090 is considered positive. The percentage (%) is determined by the ratio of the number of sick mice / total number of mice tested.
  • the inoculates are incubated for 18 hours at + 4 ° C in the presence of different antisera.
  • Live bacteria B41 washed with PBS are placed in the presence or absence of SL28 and administered immediately to young mice. The bacteria are numbered on MacConkey lactose selective boxes.
  • SL28 this serum, named SL28, was tested for its capacity to neutralize the homologous or heterologous supernatants (Table 10).
  • SL28 inhibits the enterotoxic activity of the hybrids expressed by pEHSTC22, pEHProSTC28 and pSTC17 but not that of the hybrid expressed by pEHSTN24. In the latter case, the result is not surprising since the ELISA tests ( Figures 4 and 6B) and the "Western" i muno-imprints ( Figure 3) have always showed a lack of affinity of STa specific monoclonal antibodies for this hybrid.
  • SL28 is also effective against the natural STp toxin secreted by the B41 strain.
  • mice from these mothers were then administered to groups of four pregnant pregnant mice by the oral route, as described in the Material and Methods chapter. Each litter of mice from these mothers was separated into two lots at the age of 3 days. The first batch was tested with 1.6 U of purified STp toxin, and the other with 2 U of hybrids used to immunize pregnant mice. The group of mice from mothers immunized with the DH5 ⁇ strain (pEH524) was used as a negative control group for protection. In most cases, mice are not protected from a 1.6 U dose of pure STp toxin. Only groups of mice from three mothers immunized with recombinant DH5 bacteria
  • mice from a mother (mouse N ° 2) immunized with the "detoxified" bacterium DH5 [pSTCDMl + pDSPH524] seem partially protected. In all of these cases, 40% to 50% of young mice resist 1.6 U of toxin. Some mice from mothers immunized with DH5 (pEHProSTC28) or DH5 ⁇ bacteria [pSTC17 + pDSPH524] also appear to be protected against 2 U of homologous hybrids since only 20% to 50% of mice develop an accumulation of intestinal fluids. However, the protections obtained with homologous hybrids may be due to antibodies directed only against the ClpG part of the hybrid. On the whole, these results are rather disappointing and do not allow us to conclude on the existence of protection for mice from mothers vaccinated orally.
  • the presence of anti-ClpG and anti-STh antibodies in the serum, the intestinal contents and the faeces of each mouse was measured three days after parturition.
  • the Anti-ClpG IgG and IgA from the different samples were quantified on microtiter plates coated with 1 ⁇ g of ClpG antigen / well.
  • the search for anti-STa antibodies was carried out on an ELISA plate sensitized with the STa toxin (kit E. coli ST EIA, Oxoid).
  • a high background with all the extracts corresponding to the intestinal contents did not make it possible to detect the presence of antibodies directed against the protein ClpG and the toxin ST. Analysis from the faeces was therefore the only way to assess the production of antibodies in the intestinal mucosa.
  • Green fluorescent protein is a
  • GFP is a candidate protein
  • GFP is very stable and resistant to
  • thermostable toxin STh in order to visualize by fluorescence
  • GenBank is U62636.
  • GFP-STh is shown diagrammatically.
  • gfp 'recombinants :' sth expressed by the puvSTC3 vectors
  • puvSTC7 and puvSTCll are under transcriptional control
  • promoter l a c (nucleotides 95-178) included in the
  • CAP protein (nucleotides 111-124), regions - 35
  • Linker 1 of 12 amino acids (NKSGPESMNSSG) for NKSGPESMNSSG
  • the plasmid puvSTC3 was obtained by insertion
  • Linker 2 of 6 amino acids (NPDNPG) constituting a
  • plasmid puvSTC7 was obtained by insertion, in the sites
  • Linker 3 composed only of the amino acid glycine
  • the fluorescence of the GFP-STh proteins was evaluated from cultures in agar medium (LB agar) or liquid medium (LB broth) of the recombinant DH5 ⁇ bacteria harboring the vector plasmids presented in FIG. 19C.
  • solid medium the fluorescence emission was analyzed in a Petri dish from bacterial colonies irradiated with UV rays while in liquid medium it was examined under fluorescence microscopy with a FITC filter from bacterial cells. suspension.
  • agar medium LB agar
  • LB broth liquid medium
  • fusion proteins were constructed according to the same strategy used for obtaining the ClpG-STh chimeras. They differ from the previous ones, especially with regard to the “reporter” protein.
  • the ClpG protein has been replaced by the GFP encoded by the gfp gene originating from the prokaryotic expression vector pGFPuv (Clontech).
  • the three gfp:: sth fusion genes obtained (insertion in phase of the sth gene at the 3 ′ end of the gfp gene) express the GFP protein in E. coli and the three GFP-STh fusion proteins thus produced are secreted in the external environment, are fluorescent and are enterotoxic.
  • GC-C guanylyl cyclase-C receptor
  • chimeric toxins GFP-STh will also make it possible to evaluate the potentiality of the toxin STh as vectorizing agent for anticancer agents by allowing the demonstration of the cellular internalization of STh after visualization direct by confocal or epifluorescence microscopy.

Abstract

The invention concerns the use a conjugate of STa peptide and an active molecule wherein said STa peptide has a conformational structure enabling it to be fixed on the GC-C receptor for preparing a pharmaceutical composition for treating or diagnosing metastatic colorectal tumours. More particularly, the invention concerns a method for diagnosing metastatic colorectal tumours which consists in immunologic detection of GC-C receptors in a patient's biological sample, based on the use of the chimeric protein formed by a ClpG protein and the STa peptide and specific antibodies directed against the Clp-G protein or the chimeric protein.

Description

METHODE DE DETECTION DE LA GUANYLYL CYCLASE-C ET SON UTILISATION POUR LE DIAGNOSTIC DES TUMEURS COLORECTALES MÉTASTATIQUES . METHOD FOR THE DETECTION OF GUANYLYL CYCLASE-C AND ITS USE FOR THE DIAGNOSIS OF METASTATIC COLORECTAL TUMORS.
La présente invention concerne la détection de la Guanylyl Cyclase-C (GC-C) qui est le récepteur transmembranaire de 1 ' entérotoxine thermostable (STa) produite par les Escherichia coll . La Guanylyl Cyclase-C a été décrite comme un marqueur spécifique des métastases provenant de cancers colorectaux (Carithers, S. L. et al., 1996, PNAS, USA, 93: 14827-14832 ; Carithers, S. L. et al., 1996, Dis. Colon Rectum., 39: 171-181). En effet, il a été montré que la GC-C est exprimée dans les cellules saines de la muqueuse intestinale et dans les cellules cancéreuses métastasées colorectales, mais pas dans les tissus sains extra-intestinaux ou dans des cellules cancéreuses métastasées non-colorectales, ce qui permet d'envisager son utilisation comme marqueur spécifique des métastases colorectales ( aldman, S. A. et al., 1998, Cancer epidemiology, biomar e.rs & prévention, 7: 505-514 ; Waldman, S. A. et al., 1998, Dis. Colon Rectum., 41: 310- 315). L'invention concerne donc aussi le dépistage des métastases d'origine colorectale pour le diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques. La survenue de métastases constitue la cause majeure de décès de patient présentant un cancer colique. Aussi, la recherche de cellules tumorales circulantes avec des méthodes très sensibles et très spécifiques constitue un moyen intéressant de dépistage et de suivi des malades cancéreux (Le Maire, V. et al., 1998, Ann. Phar . Fr., 56: 9-17). A ce jour, il n'existe pas de technologies simples, à la fois sensibles et spécifiques pour ce type de dépistage. Les méthodes immunologiques conventionnelles qui font appel à une variété d'anticorps monoclonaux dirigés contre des marqueurs usuels comme ACE, CEA, CA19-9 17-1-A, CA50, CA195, CA72-4, CA242, TAG 72, TPA, villine, LAP, prolactine plasmatique et les cytokératines CK19 et CK20, se sont révélés insuffisantes en raison de leur manque de spécificité et de sensibilité (Wyld, D. K. et al., 1998, Int. J. Cancer (Pred. Oncol . ) , 79: 288-293). En effet, un des problèmes majeurs réside dans l'accessibilité des cellules tumorales aux anticorps .The present invention relates to the detection of Guanylyl Cyclase-C (GC-C) which is the transmembrane receptor for the thermostable enterotoxin (STa) produced by Escherichia coll. Guanylyl Cyclase-C has been described as a specific marker for metastases originating from colorectal cancers (Carithers, SL et al., 1996, PNAS, USA, 93: 14827-14832; Carithers, SL et al., 1996, Dis. Colon Rectum., 39: 171-181). Indeed, it has been shown that GC-C is expressed in healthy cells of the intestinal mucosa and in colorectal metastasized cancer cells, but not in healthy extra-intestinal tissues or in non-colorectal metastasized cancer cells, this which makes it possible to envisage its use as a specific marker for colorectal metastases (aldman, SA et al., 1998, Cancer epidemiology, biomar e.rs & prevention, 7: 505-514; Waldman, SA et al., 1998, Dis. Colon Rectum., 41: 310-315). The invention therefore also relates to the detection of metastases of colorectal origin for the diagnosis of metastatic colorectal tumors. The occurrence of metastases is the major cause of death for patients with colonic cancer. Also, the search for circulating tumor cells with very sensitive and very specific methods constitutes an interesting means of screening and monitoring of cancer patients (Le Maire, V. et al., 1998, Ann. Phar. Fr., 56: 9 -17). To date, there are no simple technologies that are both sensitive and specific for this type of screening. Conventional immunological methods which use a variety of monoclonal antibodies directed against common markers such as ACE, CEA, CA19-9 17-1-A, CA50, CA195, CA72-4, CA242, TAG 72, TPA, villin, LAP, plasma prolactin and the cytokeratins CK19 and CK20, have been shown to be insufficient due to their lack of specificity and sensitivity (Wyld, DK et al., 1998, Int. J. Cancer (Pred. Oncol.), 79: 288 -293). One of the major problems lies in the accessibility of tumor cells to antibodies.
Aujourd'hui, il est possible de détecter facilement les foyers secondaires étastasiques par des méthodes lourdes et coûteuses comme le résonance magnétique ou la scintigraphie osseuse. Par contre, les techniques de dépistage au niveau hématogène comme la cytométrie de flux ou 1 ' immunohistochimie, ont une sensibilité et une spécificité limitée. Récemment, des techniques de biologie moléculaire fondées sur la PCR pour détecter des ARNm codant pour des antigènes spécifiques de la cellule colique, CGM2 , CK19 et CK20 (Le Maire, V. et al., 1998, Ann. Pharm. Fr . , 56: 9-17) ont permis de détecter la présence de cellules circulantes dans le sang avec une sensibilité très supérieure aux méthodes immunologiques conventionnelles. Cependant, la forte fréquence de détection, de 30% à 100%, de ces antigènes dans le sang de sujets sains, due à une transcription illégitime des gènes tissus-spécifiques, dénote une faible spécificité de l'outil moléculaire qui, pour le moment, ne peut être utilisé en routine pour mettre en évidence la dissémination hématogène de cellules coliques.Today, it is possible to easily detect secondary etastatic foci by cumbersome and expensive methods such as magnetic resonance or bone scintigraphy. On the other hand, hematogenous screening techniques such as flow cytometry or immunohistochemistry have limited sensitivity and specificity. Recently, biology techniques PCR-based molecular tests to detect mRNAs encoding specific antigens of the colonic cell, CGM2, CK19 and CK20 (Le Maire, V. et al., 1998, Ann. Pharm. Fr., 56: 9-17) have allowed to detect the presence of circulating cells in the blood with a sensitivity far superior to conventional immunological methods. However, the high frequency of detection, from 30% to 100%, of these antigens in the blood of healthy subjects, due to an illegitimate transcription of tissue-specific genes, indicates a low specificity of the molecular tool which, for the moment , cannot be used routinely to demonstrate the hematogenous spread of colonic cells.
Le choix du récepteur GC-C comme cible moléculaire présente de nombreux avantages :Choosing the GC-C receptor as a molecular target has many advantages:
- Seulement 5% des patients sains ont été montrés présentant des ARNm de GC-C dans le sang (Bustin, S. A. et al. 1999, British J. Cancer, 79: 1813-1820).- Only 5% of healthy patients have been shown to have GC-C mRNA in the blood (Bustin, S. A. et al. 1999, British J. Cancer, 79: 1813-1820).
- A l' inverse des antigènes cités précédemment qui ne sont que tissus-spécifiques, et alors que de rares antigènes sont réellement spécifiques de cellules tumorales, le récepteur GC-C est un marqueur spécifique des métastases colorectales.- Unlike the antigens mentioned above which are only tissue-specific, and while rare antigens are really specific for tumor cells, the GC-C receptor is a specific marker for colorectal metastases.
L'affinité de la toxine STa pour son récepteur est très grande et du fait de sa petite taille (2 Kd) , la toxine STa peut accéder facilement aux cellules tumorales via son récepteur GC-C .The affinity of the STa toxin for its receptor is very high and because of its small size (2 Kd), the STa toxin can easily access tumor cells via its GC-C receptor.
Les inventeurs ont envisagé une méthode de détection du récepteur GC-C qui ne présente pas les inconvénients des techniques basées sur la détection des ARNm de GC-C par RT-PCR proposées dans l'art antérieur.The inventors have envisaged a method for detecting the GC-C receptor which does not have the drawbacks of the techniques based on the detection of GC-C mRNAs by RT-PCR proposed in the prior art.
Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de la présente invention ont conduit les inventeurs a développé une méthode de détection du récepteur GC-C par son ligand exogène la toxine STa. Or une telle approche présente des difficultés car :The research carried out in the context of the present invention has led the inventors to develop a method for detecting the GC-C receptor by its exogenous ligand the toxin STa. However, such an approach presents difficulties because:
- La toxine STa est dépourvue de propriétés immunologiques. En conséquence, il est difficile de produire des anticorps spécifiques anti-toxine STa par immunisation avec la toxine STa seule.- The STa toxin is devoid of immunological properties. As a result, it is difficult to produce specific anti-STa toxin antibodies by immunization with the STa toxin alone.
- La toxine STa est faiblement antigénique ce qui limite l'utilisation de tous les anticorps anti-toxine STa obtenus avec STa conjuguée à un facteur immunogène pour cibler la toxine STa liée à son récepteur.- The STa toxin is weakly antigenic, which limits the use of all the anti-toxin STa antibodies obtained with STa conjugated to an immunogenic factor to target the STa toxin linked to its receptor.
Les inventeurs sont maintenant parvenus à préparer des protéines hybrides comprenant le peptide constituant la toxine STa et une protéine porteuse immunogène dans lesquels la structure conformationelle de la toxine STa demeure compatible avec sa fixation sur le récepteur GC-C .The inventors have now succeeded in preparing hybrid proteins comprising the peptide constituting the toxin STa and an immunogenic carrier protein in which the conformal structure of STa toxin remains compatible with its binding to the GC-C receptor.
La toxine STa est un peptide extracellulaire produit par les E . coli entérotoxinogènes (ETEC) responsables de diarrhées sévères et de la "maladie des voyageurs (tourista) " . La toxine sécrétée par les bactéries dans le tractus gastrointestinal se lie à son récepteur GC- C, l'active et pénètre par endocytose dans les cellules entérocytaires pour induire une accumulation de fluide intestinal. Le peptide constituant la toxine STa, ci-après désigné également le peptide STa, comprend 18 à 19 acides aminés et possède trois ponts disulfures nécessaires à son activité entérotoxique . En effet, l'intégrité de la structure tridi entionnelle de la toxine STa est essentielle pour sa liaison avec le récepteur GC-C.The STa toxin is an extracellular peptide produced by E. enterotoxigenic coli (ETEC) responsible for severe diarrhea and "traveler's disease (tourista)". The toxin secreted by the bacteria in the gastrointestinal tract binds to its GC-C receptor, activates it and enters the enterocytic cells by endocytosis to induce an accumulation of intestinal fluid. The peptide constituting the toxin STa, hereinafter also designated the peptide STa, comprises 18 to 19 amino acids and has three disulfide bridges necessary for its enterotoxic activity. Indeed, the integrity of the tridi entional structure of the STa toxin is essential for its binding with the GC-C receptor.
L'invention se rapporte donc à l'utilisation d'un conjugué du peptide STa et d'une molécule active dans lequel ledit peptide STa présente une structure conformationelle permettant sa fixation sur le récepteur GC-C pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement ou au diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques.The invention therefore relates to the use of a conjugate of the peptide STa and of an active molecule in which the said peptide STa has a conformal structure allowing its attachment to the GC-C receptor for the preparation of a pharmaceutical composition intended in the treatment or diagnosis of metastatic colorectal tumors.
Avantageusement la molécule active est une protéine et le conjugué est une protéine de fusion, aussi désignée ci-après protéine chimère ou protéine hybride, produite par fusion des gènes codant pour le peptide STa et ladite protéine active.Advantageously, the active molecule is a protein and the conjugate is a fusion protein, also hereinafter designated chimeric protein or hybrid protein, produced by fusion of the genes coding for the peptide STa and said active protein.
Une composition pharmaceutique selon 1 ' invention comprend une ou plusieurs protéines chimères dans un véhicule compatible avec ladite protéine chimère et acceptable pour une utilisation thérapeutique ou diagnostic chez 1 ' homme ou 1 ' animal .A pharmaceutical composition according to the invention comprises one or more chimeric proteins in a vehicle compatible with said chimeric protein and acceptable for therapeutic or diagnostic use in humans or animals.
Les protéines chimères selon 1 ' invention sont tout particulièrement utiles pour la détection des récepteurs GC-C et le diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques. Dans ce cas, la protéine active entrant la constitution de la protéine chimère selon 1 ' invention est avantageusement une protéine porteuse immunogène capable de conférer à la protéine chimère des propriétés immunogènes sans modifier la structure conformationelle du peptide STa permettant sa fixation sur le récepteur GC-C et donc la détection de la protéine de fusion fixée au récepteur GC-C.The chimeric proteins according to the invention are very particularly useful for the detection of GC-C receptors and the diagnosis of metastatic colorectal tumors. In this case, the active protein entering the constitution of the chimeric protein according to the invention is advantageously an immunogenic carrier protein capable of conferring on the chimeric protein immunogenic properties without modifying the conformal structure of the STa peptide allowing its attachment to the receptor GC- C and therefore the detection of the fusion protein attached to the GC-C receptor.
Les inventeurs disposent de connaissances particulières et d'un savoir-faire en matière d'expression de protéine et peptides hétérologues dans la sous-unité protéique majeure ClpG des fimbriae CS31A sans affecter la formation de ces fimbriae à la surface d ' E. Coli .The inventors have specific knowledge and know-how in the expression of heterologous proteins and peptides in the major protein subunit ClpG of CS31A fimbriae without affecting the formation of these fimbriae on the surface of E. coli.
Ainsi, la demande de brevet internationale publiée sous le No. W094/14967 rapporte les travaux des inventeurs pour définir des régions de la protéine ClpG dans lesquelles des peptides heterologues peuvent être introduits sans perturber la biogénèse de la capsule protéique CS31A. Les inventeurs ont mis à profit leurs travaux antérieurs sur les fimbriae CS31A pour utiliser la sous- unité ClpG comme protéine conjuguée au peptide STa. Les inventeurs sont parvenus à induire des anticorps neutralisant et protecteurs dirigés contre la toxine STa par immunisation avec des protéines chimères résultant de Thus, the international patent application published under No. W094 / 14967 reports the work of inventors to define regions of the ClpG protein into which heterologous peptides can be introduced without disturbing the biogenesis of the CS31A protein capsule. The inventors have used their previous work on CS31A fimbriae to use the ClpG subunit as a protein conjugated to the STa peptide. The inventors have succeeded in inducing neutralizing and protective antibodies directed against the STa toxin by immunization with chimeric proteins resulting from
fusions génétiques entre le peptide STh (Sta d'origine humaine) et la protéine ClpG.genetic fusions between the STh peptide (Sta of human origin) and the ClpG protein.
Quatre protéines chimères distinctes comprenant une séquence hétérologue de 17 à 28 acides aminés ont été préparées comme décrit par exemple dans la demande de brevet PCT W094/14967, l'une présentant le peptide STh à l'extrémité N-terminale de la protéine ClpG et les trois autres possédant le peptide STh à l'extrémité C-terminale de la protéine ClpG. La caractérisation des quatre hybrides montre que, de façon surprenante, les fusions N et C- terminales sont sécrétées dans le milieu extracellulaire sous une forme monomérique libre et non pas sous une forme polymérique fimbriale exposée à la surface des bactéries .Four distinct chimeric proteins comprising a heterologous sequence of 17 to 28 amino acids were prepared as described for example in PCT patent application WO94 / 14967, one having the peptide STh at the N-terminal end of the protein ClpG and the other three having the STh peptide at the C-terminus of the ClpG protein. The characterization of the four hybrids shows that, surprisingly, the N and C-terminal fusions are secreted into the extracellular medium in a free monomeric form and not in a fimbrial polymeric form exposed on the surface of bacteria.
Les résultats de ces travaux sont remarquables en ce sens que toutes les protéines chimères ClpG-STh sont associées à une forte activité entérotoxique comparable à celle de la toxine naturelle STa. Or, comme indiqué précédemment, on sait que cette activité, évaluée in vivo à l'aide du test sur souriceau nouveau-né, dépend de la structure native de la toxine STa stabilisée par l'existence de trois ponts disulfures, également présents dans la toxine STh.The results of this work are remarkable in that all chimeric proteins ClpG-STh are associated with a strong enterotoxic activity comparable to that of the natural toxin STa. However, as indicated above, it is known that this activity, evaluated in vivo using the newborn mouse test, depends on the native structure of the STa toxin stabilized by the existence of three disulfide bridges, also present in the STh toxin.
Ces résultats montrent pour la première fois que la partie STa de ces protéines hybrides conserve ses caractéristiques naturelles lui permettant de reconnaître son récepteur GC-C et donc de garder sa toxicité en induisant une accumulation de fluides intestinaux caractéristique de la diarrhée.These results show for the first time that the STa part of these hybrid proteins retains its natural characteristics allowing it to recognize its GC-C receptor and therefore to keep its toxicity by inducing an accumulation of intestinal fluids characteristic of diarrhea.
L'invention se rapporte donc tout particulièrement à une protéine chimère formée par une protéine ClpG et le peptide STa où le peptide STa est introduit au niveau d'une région permissive de la protéine ClpG, et son utilisation pour détecter in vi tro les récepteurs GC-C. En effet, le caractère antigénique de la partie ClpG des protéines chimères, permet d'utiliser les anticorps anti-ClpG pour la détection in vi tro ou in si tu des récepteurs GC-C et donc pour le dépistage des métastases colorectales. L'homme du métier est capable de préparer de telles protéines chimères à partir de l'enseignement des travaux antérieurs des Inventeurs sur la protéine ClpG et ses régions permissives de même que sur la base des résultats expérimentaux rapportés dans la partie expérimentale rapportée ci-après.The invention therefore relates very particularly to a chimeric protein formed by a ClpG protein and the STa peptide where the STa peptide is introduced at the level of a permissive region of the ClpG protein, and its use for in vitro detection of GC receptors -VS. In fact, the antigenic character of the ClpG part of the chimeric proteins makes it possible to use anti-ClpG antibodies for in vitro or in vivo detection of GC-C receptors and therefore for screening for colorectal metastases. A person skilled in the art is capable of preparing such chimeric proteins from the teaching of the inventors' previous work on the ClpG protein and its permissive regions as well as on the basis of the experimental results reported in the experimental part reported below. .
Une forme simple et rapide de diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques selon l'invention consiste en une détection immunologique des récepteurs GC-C dans un échantillon biologique d'un patient, basée sur l'utilisation d'une protéine chimère formée par une protéine ClpG et le peptide STa et d'anticorps spécifiques dirigés contre la protéine ClpG ou contre la protéine chimère .A simple and rapid form of diagnosis of metastatic colorectal tumors according to the invention consists in an immunological detection of the GC-C receptors in a biological sample of a patient, based on the use of a chimeric protein formed by a ClpG protein and STa peptide and specific antibodies raised against the ClpG protein or against the chimeric protein.
Il peut s'agir d'anticorps monoclonaux ou polyclonaux préparés par des techniques classiques bien connues de l'homme du métier du type décrit dans la partie expérimentale ci-après.They may be monoclonal or polyclonal antibodies prepared by conventional techniques well known to those skilled in the art of the type described in the experimental part below.
Une méthode de diagnostic selon l'invention comprend les étapes suivantes :A diagnostic method according to the invention comprises the following steps:
- la mise en contact dudit échantillon avec une protéine chimère formée par une protéine ClpG et le peptide STa dans des conditions permettant la fixation de la protéine chimère sur les récepteurs GC-C, lesquels sont fortement exprimés par les cellules métastatiques, par le biais de la partie STa de la protéine chimère, puis - la détection des protéines chimères fixées sur les récepteurs GC-C à l'aide d'anticorps dirigés contre la partie ClpG de la protéine chimère, ou contre la protéine chimère elle-même.- bringing said sample into contact with a chimeric protein formed by a ClpG protein and the STa peptide under conditions allowing the binding of the chimeric protein to the GC-C receptors, which are strongly expressed by metastatic cells, by means of the STa part of the chimeric protein, then - the detection of the chimeric proteins attached to the GC-C receptors using antibodies directed against the ClpG part of the chimeric protein, or against the chimeric protein itself.
Les anticorps spécifiques anti-ClpG ou anti- protéine chimère peuvent être avantageusement couplés à des chromophores enzymatiques ou fluorescents .The specific anti-ClpG or anti-chimeric antibody can be advantageously coupled to enzymatic or fluorescent chromophores.
L'échantillon biologique d'un patient sur lequel est pratiquée la méthode de diagnostic de l'invention est par exemple des cellules coliques circulant dans le sang ou provenant de biopsie. La méthode de l'invention peut donc être réalisée à partir de sang (méthode ELISA) ou de biopsie (méthode immunohistochimique) .The biological sample of a patient on which the diagnostic method of the invention is practiced is for example colonic cells circulating in the blood or coming from a biopsy. The method of the invention can therefore be carried out using blood (ELISA method) or biopsy (immunohistochemical method).
A titre d'exemple de mise en œuvre de la détection du récepteur GC-C de la toxine thermo-stable STh dans un extrait biologique selon l'invention, on peut donc citer : la technique ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) par compétition à partir d'extraits sanguins ou de matériels tissulaires, ou les techniques d' immunohistochimie à partir de biopsie de tissus extaintestinaux.As an example of implementation of the detection of the GC-C receptor for the thermostable toxin STh in a biological extract according to the invention, we can therefore cite: the ELISA technique (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) by competition from blood extracts or tissue materials, or immunohistochemistry techniques from biopsy of extraintestinal tissue.
Comme un exemple, dans le cas d'un test basé sur une technique ELISA par compétition en plaques de microtitration, les puits sont sensibilisés avec tout ou une partie (naturelle ou synthétique) du récepteur semi- purifié ou purifié à partir des lignées cellulaires intestinales T84 ou Caco 2 en culture ; si on utilise une partie du récepteur (partie extracellulaire) elle devra contenir le site de reconnaissance de la toxine. Les puits inoccupés peuvent être saturés avec des agents bloquants tels que la BSA (bovine sérum albumine) . Les récepteurs immobilisés sont mis en contact avec des dilutions du plasma sanguin (le plasma pourrait contenir le domaine extracellulaire du récepteur) ou avec des dilutions de récepteurs obtenus après homogénéisation mécanique de matériels tissulaires et solubilisation des membranes. On ajoute alors les protéines de fusion ClpG-STh purifiées dans les puits. Une autre possibilité est que les récepteurs immobilisés soient mis en contact avec le mélange échantillon + protéine ClpG-STh préalablement préincubé à 37°C/30 min. Après incubation et lavage, des anticorps primaires spécifiques (IgG sériques polyclonaux [purifiés ou semi-purif iés] , ou monoclonaux d'un type ou un mélange de plusieurs types) obtenus à partir soit de la protéine ClpG purifiée, et, donc, dirigés uniquement contre la partie ClpG de la protéine hybride, soit de la protéine chimère ClpG-STh, et, donc dirigés à la fois contre les parties ClpG et STh. La fixation de la partie STh des hybrides au récepteur immobilisé est détectée indirectement par l'utilisation d'anticorps secondaires, par exemple, marqués à la péroxydase, et capables de se fixer aux anticorps primaires. Une autre possibilité est que les anticorps primaires soient directement conjugués à la péroxydase, évitant ainsi l'utilisation des anticorps secondaires. La réaction est alors révélée par colorimétrie à travers une activité enzymatique qui peut être amplifiée si nécessaire. L'intensité de la réaction colorée est inversement proportionnelle à la quantité de récepteur dans l'échantillon. La lecture des densités optiques à une certaine longueur d'onde de standards (différentes concentrations de récepteurs purifiés) servira à la construction d'une courbe étalon permettant de mesurer la quantité de récepteurs dans les échantillons.As an example, in the case of a test based on an ELISA technique by microtiter plate competition, the wells are sensitized with all or part (natural or synthetic) of the semi-purified or purified receptor from the intestinal cell lines. T84 or Caco 2 in culture; if a part of the receptor (extracellular part) is used, it must contain the toxin recognition site. Unoccupied wells can be saturated with blocking agents such as BSA (bovine serum albumin). The immobilized receptors are brought into contact with dilutions of the blood plasma (the plasma could contain the extracellular domain of the receptor) or with dilutions of receptors obtained after mechanical homogenization of tissue materials and solubilization of membranes. The purified ClpG-STh fusion proteins are then added to the wells. Another possibility is that the immobilized receptors are brought into contact with the sample + ClpG-STh protein mixture pre-incubated beforehand at 37 ° C / 30 min. After incubation and washing, specific primary antibodies (serum polyclonal IgGs [purified or semi-purified], or monoclonal of one type or a mixture of several types) obtained from either the purified ClpG protein, and, therefore, directed only against the ClpG part of the hybrid protein, ie of the chimeric protein ClpG-STh, and therefore directed against both the ClpG and STh parts. The binding of the STh part of the hybrids to the immobilized receptor is detected indirectly by the use of secondary antibodies, for example, labeled with peroxidase, and capable of binding to the primary antibodies. Another possibility is that the primary antibodies are directly conjugated to the peroxidase, thus avoiding the use of secondary antibodies. The reaction is then revealed by colorimetry through an enzymatic activity which can be amplified if necessary. The intensity of the color reaction is inversely proportional to the amount of receptor in the sample. Reading optical densities at a certain wavelength of standards (different concentrations of purified receptors) will be used to construct a standard curve for measuring the quantity of receptors in the samples.
Si les extraits sanguins contiennent du récepteurs GC-C, celui-ci fixera les protéines ClpG-STh et l'ensemble ne pourra donc pas se fixer sur les récepteurs immobilisés car il se produira un phénomène de compétition entre GC-C immobilisé et GC-C libres dans les extraits biologiques, vis à vis des protéines ClpG-STh : pour une forte concentration de récepteurs (résultats positif) , une réaction colorée très pâle ou une absence de coloration sera observée.If the blood extracts contain GC-C receptors, this will fix the ClpG-STh proteins and the whole will therefore not be able to bind to the immobilized receptors because there will be a phenomenon of competition between immobilized GC-C and GC- C free in the biological extracts, with respect to the ClpG-STh proteins: for a high concentration of receptors (positive results), a very pale colored reaction or an absence of coloration will be observed.
Si les extraits ne contiennent pas de récepteurs (résultat négatif) , les hybrides ClpG-STh se lient au récepteur fixé sur la phase solide des plaques de microtitration. Lors de la révélation colorimétrique, la réaction sera colorée.If the extracts do not contain receptors (negative result), the ClpG-STh hybrids bind to the receptor fixed on the solid phase of the microtiter plates. During the colorimetric development, the reaction will be colored.
L'invention concerne donc également un kit pour la mise en œuvre de cette méthode, caractérisé en ce qu'il comprend :The invention therefore also relates to a kit for implementing this method, characterized in that it comprises:
- une plaque de microtitration où chaque puits est sensibilisé avec tout ou une partie du récepteur GC-C (naturel ou synthétique) conservant le site de fixation de la toxine, - au moins un contrôle positif contenant du récepteur GC-C purifié.- a microtiter plate where each well is sensitized with all or part of the GC-C receptor (natural or synthetic) retaining the toxin binding site, - at least one positive control containing purified GC-C receptor.
- la protéine chimère ClpG-STh purifiée, des anticorps primaires concentrés en solution contenant des IgG sériques polyclonaux ou monoclonaux (souris) anti-ClpG ou anti-hybride ClpG-STh,- the purified ClpG-STh chimeric protein, primary antibodies concentrated in solution containing serum polyclonal or monoclonal IgG (mouse) anti-ClpG or anti-hybrid ClpG-STh,
- des anticorps secondaires marqués,- labeled secondary antibodies,
- des tampon .- stamps.
A titre d'exemple détaillé, un tel kit comprend :As a detailed example, such a kit includes:
- Des plaques de microtitration secables : 6 barrettes de 16 puits sur un support. Chaque puits est sensibilisé avec tout ou une partie du récepteur GC-C conservant le site de fixation de la toxine et contient un stabilisateur.- Breakable microtiter plates: 6 strips of 16 wells on a support. Each well is sensitized with all or part of the GC-C receptor retaining the toxin binding site and contains a stabilizer.
- Un contrôle positif : standard lyophilisé contenant du récepteur GC-C purifié à une concentration donnée qui sera dilué avec de l'eau avant emploi.- A positive control: lyophilized standard containing GC-C receptor purified to a given concentration which will be diluted with water before use.
La protéine chimère ClpG-STh purifiée, lyophilisée et quantifiée.The purified, lyophilized and quantified ClpG-STh chimeric protein.
Des anticorps primaires concentrés en solution contenant des IgG sériques polyclonaux (lapin, chèvre ou autres) ou monoclonaux (souris) anti-ClpG ou anti-hybride ClpG-STh qui seront dilués avec du tampon anticorps au dernier moment. Des anticorps secondaires concentrés en solution contenant des IgG polyclonaux (l'origine animale dépendant de celle des anticorps primaires) conjugués à la péroxydase. - Un tampon de blocage : tampon Tris HCI avecPrimary antibodies concentrated in solution containing serum IgG polyclonal (rabbit, goat or others) or monoclonal (mouse) anti-ClpG or anti-hybrid ClpG-STh which will be diluted with antibody buffer at the last moment. Secondary antibodies concentrated in solution containing polyclonal IgG (animal origin depending on that of primary antibodies) conjugated to peroxidase. - A blocking buffer: Tris HCI buffer with
BSA ou sérum normal (lapin, chèvre, souris ou autres suivant l'origine de l'anticorps primaire et secondaire utilisés dans la suite du test) .BSA or normal serum (rabbit, goat, mouse or others depending on the origin of the primary and secondary antibody used in the rest of the test).
- Un tampon de lavage. - Un Tampon anticorps.- A washing pad. - An antibody buffer.
- Un tampon stop : 0,3 M acide sulfurique.- A stop buffer: 0.3 M sulfuric acid.
La péroxydase substrat A : o- phenylenedi aminé ou diaminobenzidine déshydraté.Peroxidase substrate A: o-phenylenedi amine or dehydrated diaminobenzidine.
La péroxydase substrat B : solution de peroxyde d'hydrogène.Peroxidase substrate B: hydrogen peroxide solution.
Mais l'invention permet aussi d'envisager l'utilisation des protéines de fusion ClpG-STh en immunohistochimie sur coupes congelées ou sur coupes en paraffine de tissus d'organes extraintestinaux (ganglions, foie, rein, rate,....) chez des malades atteints de cancer colorectal afin de mettre en évidence le récepteur GC-C à l'intérieur ou à la surface des cellules tumorales métastatiques. A l'aide des anticorps primaires polyclonaux ou monoclonaux anti-ClpG ou anti-hybride ClpG-STh préalablement marqués (Péroxydase, f luorochro es, biotine, etc..) soit directement soit indirectement par des anticorps secondaires anti-corps primaires, il est possible de visualiser en microscopie électronique la présence de cellules tumorales, d'estimer leur proportion, et ainsi d'évaluer le degré de prolifération cellulaire (degré de malignité et extension) . L'avantage de ce système s'appuie sur la reconnaissance Toxine STh/Récepteur GC-C qui est plus sensible que la reconnaissance Récepteur GC- C/Anticorps anti-récepteur habituellement mise à profit dans ce genre d'approche immunohistochi ique .However, the invention also makes it possible to envisage the use of the ClpG-STh fusion proteins in immunohistochemistry on frozen sections or on paraffin sections of tissues of extraintestinal organs (lymph nodes, liver, kidney, spleen, etc.) in colorectal cancer patients to detect the GC-C receptor inside or on the surface of metastatic tumor cells. Using primary polyclonal or monoclonal anti-ClpG or anti-hybrid ClpG-STh antibodies previously labeled (Peroxidase, fluorochro es, biotin, etc ..) either directly or indirectly by secondary antibodies against primary bodies, it is possible to visualize by electron microscopy the presence of tumor cells, to estimate their proportion, and thus to evaluate the degree of cell proliferation (degree of malignancy and extension). The advantage of this system is based on the STh toxin / GC-C receptor recognition which is more sensitive than the GC-C receptor / anti-receptor antibody recognition usually used in this kind of immunohistochemical approach.
L'invention trouve principalement son application dans le domaine du diagnostic, mais elle présente également des applications thérapeutiques en matière de traitement des métastases d'origine colique. En effet, comme indiqué précédemment, la toxine STa pénètre dans les entérocytes après s'être fixée sur son récepteur GC-C (Urbanski, R. et al., 1995, Biochi . Biophys . Acta, 1245: 29-36), et l'on peut donc utiliser le peptide STa comme véhicule pour internaliser le conjugué de l'invention. Dans ce cas, la molécule active, plus particulièrement une protéine active, est un agent thérapeutique anti-cancéreux ayant avantageusement une activité : anti-cancéreuse spécifique des cellules tumorales, c'est à dire capable de les tuer sans affecter les cellules saines,The invention mainly finds its application in the field of diagnostics, but it also has therapeutic applications in the treatment of metastases of colonic origin. Indeed, as indicated previously, the STa toxin penetrates into the enterocytes after being fixed on its GC-C receptor (Urbanski, R. et al., 1995, Biochi. Biophys. Acta, 1245: 29-36), and the STa peptide can therefore be used as a vehicle for internalizing the conjugate of the invention. In this case, the active molecule, more particularly an active protein, is an anti-cancer therapeutic agent advantageously having an activity: anti-cancer specific for tumor cells, ie capable of killing them without affecting healthy cells,
- uniquement sur les cellules en cours de multiplication,- only on cells undergoing multiplication,
- capable de diffuser à distance à partir d'une cellule tumorale réceptrice sur d'autres cellules cancéreuses périphériques n'ayant pas incorporé l'agent thérapeutique . Un exemple d'un tel agent thérapeutique est la thymidine kinase du type 1 du virus herpès . La protéine chimère peut être administrée par voie systemique de façon à cibler sélectivement les cellules rectocoliques tumorales extra-intestinales et de les éliminer sélectivement après internalisation de la protéine chimère via le récepteur GC- C. C'est donc le caractère toxique déterminé par la structure tridimensionnelle du peptide STa qui va permettre cette action sélective. La très petite taille du peptide STa, son absence d' immunogénicité et sa grande sélectivité pour son récepteur confère au peptide STa un intérêt tout particulier pour vectoriser des agents actifs dans les métastases colorectales. L'existence de souches Smad3 de souris transgéniques capables de développer spécifiquement un cancer colorectal permet de disposer d'un outil complémentaire pour l'étude expérimentale des applications thérapeutiques de l'invention (Zhu, Y. et al., 1998, Cell . , 94: 703-14) .- capable of diffusing remotely from a receptor tumor cell onto other peripheral cancer cells which have not incorporated the therapeutic agent. An example of such a therapeutic agent is thymidine kinase type 1 of the herpes virus. The chimeric protein can be administered systemically so as to selectively target the extra-intestinal rectocolic tumor cells and to selectively eliminate them after internalization of the chimeric protein via the GC-C receptor. It is therefore the toxic character determined by the structure three-dimensional STa peptide that will allow this selective action. The very small size of the STa peptide, its absence of immunogenicity and its high selectivity for its receptor gives the STa peptide a very particular interest for vectorizing active agents in colorectal metastases. The existence of Smad3 strains of transgenic mice capable of specifically developing colorectal cancer provides a complementary tool for the experimental study of applications of the invention (Zhu, Y. et al., 1998, Cell., 94: 703-14).
D'autres avantages et caractéristiques de 1 ' invention apparaîtront des exemples qui suivent concernant la préparation de protéines chimères formées par une protéine ClpG et le peptide STa et la mise en évidence que les protéines chimères ClpG-STh sont associées à une forte activité entérotoxique comparable à celle de la toxine naturelle STa.Other advantages and characteristics of the invention will appear from the following examples concerning the preparation of chimeric proteins formed by a ClpG protein and the peptide STa and the demonstration that the chimeric proteins ClpG-STh are associated with a strong comparable enterotoxic activity. to that of the natural toxin STa.
A - MATERIEL ET METHODES.A - MATERIAL AND METHODS.
1) Souches bactériennes et plasmides .1) Bacterial and plasmid strains.
Les différentes souches bactériennes utilisées au cours de ce travail sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous .The different bacterial strains used during this work are presented in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Souches Génotypes/CaractéristiquesGenotype / Characteristics
DH5α F" supEé ά , A ( argF-lacZYA) U169 (080 lacZΔMlΞ) , hsdRl 7 (rk~, mk+) , recAl , endAl , gyrA96 (Nalr) , thil , relAlDH5α F " supEé ά, A (argF-lacZYA) U169 (080 lacZΔMlΞ), hsdRl 7 (rk ~ , mk + ), recAl, endAl, gyrA96 (Nal r ), thil, relAl
B41 Souche d'ETEC d'origine bovine (O101 :K~ :H", K99, F41) produisant STa.B41 ETEC strain of bovine origin (O101: K ~ : H " , K99, F41) producing STa.
JCB570 AraDl39A ( araABC-Leu) 7679, galU, galK, A (lac) X74 , rpsL, thi , phoR, zih 12 : : Tnl 0 JCB571 JCB570 dsbA : :kanlJCB570 AraDl39A (araABC-Leu) 7679, galU, galK, A (lac) X74, rpsL, thi, phoR, zih 12:: Tnl 0 JCB571 JCB570 dsbA:: kanl
JCB819 JCB570 (malF-lacZl 02) dsbB: :kanlJCB819 JCB570 (malF-lacZl 02) dsbB:: kanl
JCB818 JCB570 (malF-lacZl 02) dsbA: :kanl , dsbB : : kanlJCB818 JCB570 (malF-lacZl 02) dsbA:: kanl, dsbB:: kanl
La souche B41 est une souche sauvage de référence productrice de toxine STp . Les souches JCB571, JCB818, JCB819 dérivées de JCB570 sont mutées dans le système Dsb impliqué dans la formation des ponts disulfures. Les bactéries sont cultivées à 37° C en milieu LB (Luria Bertani) liquide ou gélose supplémenté avec les antibiotiques appropriés : ampicilline (Ap) , 50 μg/ l ; chloramphénicol (Cm), 25 μg/ml ; tétracycline (Te), 12,5 μg/ml ; streptomycine (S ) 50 μg/ml.The B41 strain is a wild reference strain producing STp toxin. The JCB571, JCB818, JCB819 strains derived from JCB570 are mutated in the Dsb system involved in the formation of disulfide bridges. The bacteria are cultivated at 37 ° C. in LB medium (Luria Bertani) liquid or agar supplemented with the appropriate antibiotics: ampicillin (Ap), 50 μg / l; chloramphenicol (Cm), 25 μg / ml; tetracycline (Te), 12.5 μg / ml; streptomycin (S) 50 μg / ml.
Les différents plasmides utilisés dans ce travail sont décrits dans le tableau 2 ci-dessous .The different plasmids used in this work are described in Table 2 below.
Tableau 2Table 2
Figure imgf000020_0001
pHSG575 Vecteur de clonage à faible nombre de copies ; origine de réplication pSClOl, CmR pEH52 pHSG575 avec l'operon clp codant pour les fimbriae
Figure imgf000020_0001
pHSG575 Low copy number cloning vector; origin of replication pSClOl, Cm R pEH52 pHSG575 with the clp operon coding for fimbriae
CS31ACS31A
PDSPH52 pEH524 délété du gène clpG pSK+ Vecteur de clonage pBluescript SK(+) ; origine de réplication pColEl, ApE PDSPH52 pEH524 deleted from the clpG pSK + gene Cloning vector pBluescript SK (+); origin of replication pColEl, Ap E
PDEV41155 pSK+ avec clpG entre BcoRV et Xbal PHPCOH838 pDEV41155 avec un codon GTT juste avant le dernier codon de clpG pSTN2 pHPCOH838 avec STh dans Sphl pSTC22 pHPCOH838 avec STh entre les sites Hpal de clpG et Xbal du vecteur pProSTC28 pSTC22 avec STh entre les sites JTpal et Smal pSTC17 PSTC22 délété du fragment Hpal / Smal pEHSTN24 pΞH524 avec clpG-STh de pSTN24 à la place de clpG pEHSTC22 pEH524 avec clpG-STh de pSTC22 à la place de clpG pΞHProSTC28 pEH524 avec clpG-STh de pProSTC28 à la place de clpG pSelect-1 Vecteur de clonage ; origine de réplication pColEl,PDEV41155 pSK + with clpG between BcoRV and Xbal PHPCOH838 pDEV41155 with a GTT codon just before the last codon of clpG pSTN2 pHPCOH838 with STh in Sphl pSTC22 pHPCOH838 with STh between the Hpal sites of clpG and Xbal of the pProSTTh28 pST sites pSTB22 pST Smal pSTC17 PSTC22 deleted from the Hpal / Smal fragment pEHSTN24 pΞH524 with clpG-STh from pSTN24 in place of clpG pEHSTC22 pEH524 with clpG-STh from pSTC22 in place of clpG pΞHProSTC28 pEH524 with clpG psth28 1 Cloning vector; origin of replication pColEl,
TcR pSXIOS pSelect-1 avec clpG dans lequel les sites Spel et Bglll ont été créés pSTVIOS pSXIOS avec STh inséré dans Spel PSTVD41 pSTVIOS délété du fragment BamΑl/BglII PEHSTVD41 pΞH524 avec clpG-STh de pSTVDIOS à la place de clpG pTrc99A Vecteur d'expression possédant le promoteur inductibleTc R pSXIOS pSelect-1 with clpG in which the Spel and Bglll sites were created pSTVIOS pSXIOS with STh inserted in Spel PSTVD41 pSTVIOS deleted from the BamΑl / BglII fragment PEHSTVD41 pΞH524 with clpG-STh from pSTVDIT prc instead of p99 expression having the inducible promoter
Ptrc ; origine de réplication pColEl, ApR, Lacl*, rmB pTrcSTN24 pTrc99A avec clpG-STh de pSTN24 pTrcProSTC28 pTrc99A avec clpG-STh de pProSTC28 pSTCDMl pHPC0838 avec STh mutée pour 1 ' ent rotoxicite entre les sites Hpal de clpG et Xbal du vecteur pSPGSTl PHPC0838 avec STh entre Sphl et Hpal pSTE531 PSTN24 avec 1 'ADN duplex E531/E351 (Tableau 10) dansPtrc; origin of replication pColEl, Ap R , Lacl *, rmB pTrcSTN24 pTrc99A with clpG-STh from pSTN24 pTrcProSTC28 pTrc99A with clpG-STh from pProSTC28 pSTCDMl pHPC0838 with STh mutated for 1 'ent rotoxicity pGP clp HG sites with STh between Sphl and Hpal pSTE531 PSTN24 with duplex DNA E531 / E351 (Table 10) in
Pstl pSTDG17 PSTE531 délété du fragment SnaBl/Hpal pSTDG126 PHPC0838 avec STh entre Sphl et Hpal pGMSTC7 pSTC22 avec l'ADN duplex GMCST3/GMCST5 (Tableau 10) entre Sphl et Hpal pGMSTC71 PGMSTC7 délété du fragment Hpal /Hpal pGMSTC710 PGMSTC7 délété du fragment Hpal /Smal pGMSTC13 pProSTC28 avec l'ADN duplex GMCST3/GMCST5 (Tableau 10) entre Sphl et Hpal pGMTSTCl3/19 PGMSTC13 délété du fragment Hpal/Hpal pGMSTC13/28 PGMSTC13 délété du fragment HcoRI/EcoRI Le plasmide pEH524 portant l'operon clp contient tous les gènes nécessaires à la biogénèse de CS31A. Le plasmide pDSPH524 est un dérivé de pEH524 dans lequel le gène clpG a été entièrement délété. Les plasmides pDEV41155 et pSXIOS dérivent respectivement des vecteurs pBluescript SK (Stratagene) et pSelect 1 (Promega) dans lesquels seul le gène clpG a été clone. Le plasmide pSXIOS possède un site de restriction unique Spel créé par mutagénèse dirigée. L'asparagine 203 de ClpG est ainsi substituée par une thréonine . Le plasmide pHPC0838 dérive de pDEV41155 par substitution du site de restriction unique A fllll en un site unique B rill, par création d'un site unique Hpal et par addition d'un résidu valine entre les deux derniers résidus (tyrosine et asparagine) C-terminaux de ClpG. Afin de pouvoir contrôler l'expression des différentes protéines hybrides, les gènes de fusion ont été placés en aval du promoteur Ptrc inductible par l'IPTGPstl pSTDG17 PSTE531 deleted from the SnaBl / Hpal fragment pSTDG126 PHPC0838 with STh between Sphl and Hpal pGMSTC7 pSTC22 with duplex DNA GMCST3 / GMCST5 (Table 10) between Sphl and Hpal pGMSTC71 PGMSTC7 deleted from the HpalC / Hpal7 fragment fragment ppalMM7 ppalMM7 ppal Smal pGMSTC13 pProSTC28 with duplex DNA GMCST3 / GMCST5 (Table 10) between Sphl and Hpal pGMTSTCl3 / 19 PGMSTC13 deleted from the Hpal / Hpal fragment pGMSTC13 / 28 PGMSTC13 deleted from the HcoRI / EcoRI fragment The plasmid pEH524 carrying the operon clp contains all the genes necessary for the biogenesis of CS31A. The plasmid pDSPH524 is a derivative of pEH524 in which the clpG gene has been completely deleted. The plasmids pDEV41155 and pSXIOS are derived respectively from the vectors pBluescript SK (Stratagene) and pSelect 1 (Promega) in which only the clpG gene has been cloned. The plasmid pSXIOS has a unique Spel restriction site created by site-directed mutagenesis. Asparagine 203 from ClpG is thus replaced by a threonine. The plasmid pHPC0838 derives from pDEV41155 by substitution of the unique restriction site A fllll in a unique site B rill, by creation of a unique site Hpal and by addition of a valine residue between the last two residues (tyrosine and asparagine) C- ClpG terminals. In order to be able to control the expression of the different hybrid proteins, the fusion genes were placed downstream of the P trc promoter inducible by IPTG
( isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) dans le vecteur d'expression pTrc99A. L'induction est réalisée avec 2 mM d'IPTG.(isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) in the expression vector pTrc99A. Induction is carried out with 2 mM IPTG.
2 ) Purification des plasmides (kit Qiagen) . Cent millilitres de milieu LB liquide contenant les antibiotiques appropriés sont ensemencés avec 500 μl d'une préculture bactérienne et incubés pendant une nuit à 37°C sous agitation. Après centrifugation, le culot est repris par 4 ml de tampon Pi. Puis 4 ml de tampon de lyse P2 sont ajoutés et l'ensemble est incubé pendant 5 min à température ambiante. Quatre millilitres de tampon P3 sont alors ajoutés et l'ensemble est laissé pendant 5 min dans la glace, puis centrifugé 30 min à 15000 g à 4°C. Le surnageant est déposé sur une colonne QIAGEN-100 préalablement équilibrée avec 3 ml de tampon QBT. La colonne est ensuite lavée avec 10 ml de tampon QC puis l'ADN est élue avec 5 ml de tampon QF . L'éluat est additionné de deux volumes d'éthanol absolu et incubé pendant 5 min dans la glace. Après centrifugation (30 min, 15000 g, 4°C) , le culot d'ADN est séché pendant 5 min sous vide et repris dans de l'eau bidistillée stérile. La quantité et la pureté de l'ADN obtenu sont estimées par mesure des DO à 260 nm et à 280 nm. L'ADN recombinant ainsi purifié est alors analysé par séquençage.2) Purification of the plasmids (Qiagen kit). One hundred milliliters of liquid LB medium containing the appropriate antibiotics are seeded with 500 μl of a bacterial preculture and incubated overnight at 37 ° C with stirring. After centrifugation, the pellet is taken up in 4 ml of Pi buffer. Then 4 ml of lysis buffer P2 are added and the whole is incubated for 5 min at room temperature. Four milliliters of P3 buffer are then added and the whole is left for 5 min in ice, then centrifuged for 30 min at 15,000 g at 4 ° C. The supernatant is deposited on a QIAGEN-100 column previously equilibrated with 3 ml of QBT buffer. The column is then washed with 10 ml of QC buffer and the DNA is eluted with 5 ml of QF buffer. The eluate is added with two volumes of absolute ethanol and incubated for 5 min in ice. After centrifugation (30 min, 15,000 g, 4 ° C), the DNA pellet is dried for 5 min under vacuum and taken up in sterile double-distilled water. The quantity and purity of the DNA obtained are estimated by measuring the OD at 260 nm and at 280 nm. The recombinant DNA thus purified is then analyzed by sequencing.
3 ) Purification des fragments d'ADN en gel d'agarose .3) Purification of DNA fragments in agarose gel.
Les digestions enzymatiques de l'ADN sont effectuées conformément aux indications données par les fournisseurs. Les échantillons, en solution dans du tampon de charge, sont déposés sur un gel d'agarose 0,7 % à 1,4 %, contenant du bromure d'éthidium à une concentration finale de 0,5 μg/ml. Après migration dans du tampon d' électrophorese TBE, les fragments d'ADN sont visualisés sous ultraviolets (UV) . L'échelle de marqueurs 1 kb (Gibco- BRL) permet de repérer la taille des fragments d'ADN. Ces derniers sont ensuite directement découpés dans le gel d'agarose puis purifiés à l'aide du kit QIAquick Gel Extraction (QIAGEN) selon les instructions du fournisseur. Le bloc d'agarose contenant l'ADN est dissous à 50°C pendant 10 min dans trois volumes de tampon QXl . L'échantillon est chargé sur une colonne QIAquick qui est centrifugée à 10000 g pendant 1 min. Puis 750 μl de tampon de lavage PE sont déposés sur la colonne qui est incubée pendant 5 min à température ambiante, avant d'être centrifugée à 10000 g pendant 1 min. Une centrifugation supplémentaire (10000 g, 1 min.) permet d'éliminer les traces résiduelles de tampon PE. La colonne est placée dans un tube Eppendorf neuf et l'ADN est élue par ajout de 50 μl d'H20 et centrifugation à 10000 g pendant 1 min.The enzymatic digestions of the DNA are carried out in accordance with the indications given by the suppliers. The samples, in solution in loading buffer, are deposited on a 0.7% to 1.4% agarose gel, containing ethidium bromide at a final concentration of 0.5 μg / ml. After migration in buffer of TBE electrophoresis, the DNA fragments are visualized under ultraviolet (UV). The 1 kb marker scale (Gibco-BRL) makes it possible to identify the size of the DNA fragments. These are then directly cut from the agarose gel and then purified using the QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN) according to the supplier's instructions. The agarose block containing the DNA is dissolved at 50 ° C for 10 min in three volumes of QX1 buffer. The sample is loaded onto a QIAquick column which is centrifuged at 10,000 g for 1 min. Then 750 μl of PE washing buffer are deposited on the column which is incubated for 5 min at room temperature, before being centrifuged at 10,000 g for 1 min. Additional centrifugation (10,000 g, 1 min.) Makes it possible to remove the residual traces of PE buffer. The column is placed in a new Eppendorf tube and the DNA is eluted by adding 50 μl of H 2 0 and centrifuging at 10,000 g for 1 min.
4) Duplex d' oligonucléotides de synthèse. Tous les oligonucléotides de synthèse purifiés par HPLC (Eurogentec) utilisés pour réaliser les différentes constructions, sont représentés dans le tableau 3 ci-dessous. Tableau 34) Duplex of synthetic oligonucleotides. All the synthetic oligonucleotides purified by HPLC (Eurogentec) used to make the different constructions are shown in Table 3 below. Table 3
Oligos Séquences (5'_ 3')Oligos Sequences (5'_ 3 ')
Sth72N3 AGGATCTGCΛGGGTAACATCCTGEACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCASth72N3 AGGATCTGCΛGGGTAACATCCTGEACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCA
CAGCAGTACAGAΓCTGCCGCATGCAGCAGTACAGAΓCTGCCGCATG
Sth72N5 CGGCAGATCTGTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCÎΓGΓACAGG ATGTTACC CTGCAGATCCTCATGSth72N5 CGGCAGATCTGTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCÎΓGΓACAGG ATGTTACC CTGCAGATCCTCATG
Sth73C3 CTAGTTAGTAACATCCTGΓACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCASth73C3 CTAGTTAGTAACATCCTGΓACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCA
GTAGTTCCCGGGGTTATCAGGGTTGTAGTTCCCGGGGTTATCAGGGTT
Sth69C5 AACCCTGATAACCCCGGGAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTG CC TGTACAGGATGTTACTAASth69C5 AACCCTGATAACCCCGGGAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTG CC TGTACAGGATGTTACTAA
Sth33PC3 GCTAGAATTCATCGATTCAGGACCACTTTTGTTSth33PC3 GCTAGAATTCATCGATTCAGGACCACTTTTGTT
Sth33PC5 AACAAAAGTGGTCCTGAATCGATGAATTCTAGCSth33PC5 AACAAAAGTGGTCCTGAATCGATGAATTCTAGC
Sth69V3 CTAGGATCCCCGTAACATCCΓGÏΆCAGGCAGGATTACAACAAAGTTCAC AGCAGTAGTTAGAAGAATΓCSth69V3 CTAGGATCCCCGTAACATCCΓGÏΆCAGGCAGGATTACAACAAAGTTCAC AGCAGTAGTTAGAAGAATΓC
Sth69V5 CTAGGAARRC TCTAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCRGSth69V5 CTAGGAARRC TCTAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCRG
ΓACAGGATGTTACGGGGATCΓACAGGATGTTACGGGGATC
E351 TTATΛCGTΛATTΛΛTTΛΛGCTTGCAE351 TTATΛCGTΛATTΛΛTTΛΛGCTTGCA
E531 AGC TTAATTAAT TACGTATAATGCAE531 AGC TTAATTAAT TACGTATAATGCA
SPGST3 AACTTAGTAACATCCTGTACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCAG TAGTTAGAAGAATΓGCATGSPGST3 AACTTAGTAACATCCTGTACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCAG TAGTTAGAAGAATΓGCATG
SPGST5 CGAATΓCTTCTAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCO'GTACSPGST5 CGAATΓCTTCTAACTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCO'GTAC
AGGATGTTACTAAGTTAGGATGTTACTAAGTT
GMCST3 AACTGCΛG^TTCATGTTAÂCCGCATG GMCST5 CGGTTAACNTGAATTCTGCAGTTGMCST3 AACTGCΛG ^ TTCATGTTAÂCCGCATG GMCST5 CGGTTAACNTGAATTCTGCAGTT
STNDG2 AACTTAGTAACATCCTGTACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCAGSTNDG2 AACTTAGTAACATCCTGTACAGGCAGGATTACAACAAAGTTCACAGCAG
TACAGATC2GCCGCATGTACAGATC2GCCGCATG
STNDG1 CGGCAGATCTGTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCTGTACAGGSTNDG1 CGGCAGATCTGTACTGCTGTGAACTTTGTTGTAATCCTGCCTGTACAGG
ATGTTACTAAGTTATGTTACTAAGTT
STGL673 CTAGAΓCÎTAATAACAACCAGTACAÇAGSTGL673 CTAGAΓCÎTAATAACAACCAGTACAÇAG
STGL635 ACCATTACAACACAGTTCACAACAATAATTACΓCGAGTTSTGL635 ACCATTACAACACAGTTCACAACAATAATTACΓCGAGTT
AACTCGAGTAATTATTGTTGTGAACTGTGTTGTAATGGTAACTCGAGTAATTATTGTTGTGAACTGTGTTGTAATGGT
CTGTGTACTGGTTGTTATTAAGATCTGTGTACTGGTTGTTATTAAGAT
Dans le tableau 3 ci-dessus, les séquences codant pour tout ou partie de la toxine STh sont indiquées en caractères gras. Les sites de restriction des enzymes Bgl ïl (AGATCT dans Sth72N3 , Sth72N5 ; STNDG1 , STNDG2 ; GMCST3, GMCST5 ; STGL673, STGL635), Hpal (GTTAAC dans GMCST3, GMCST5) , Pstl (CTGCAG dans Sth72N3 , Sth72N5), SmalIn Table 3 above, the sequences coding for all or part of the STh toxin are indicated in bold characters. The restriction sites for the enzymes Bgl III (AGATCT in Sth72N3, Sth72N5; STNDG1, STNDG2; GMCST3, GMCST5; STGL673, STGL635), Hpal (GTTAAC in GMCST3, GMCST5), Pstl (CTGCAG in Sth72N3, Sth725)
(CCCGGG dans Sth73C3, Sth69C5) , Clal (ATCGAT dans Sth33PC3, Sth33PC5), EcoRl (GAATTC dans Sth33PC3, Sth33PC5 ; Sth69V3, Sth69V5) , BamKl (GCATCC dans Sth69V3 , Sth69V5), BsrGI(CCCGGG in Sth73C3, Sth69C5), Clal (ATCGAT in Sth33PC3, Sth33PC5), EcoRl (GAATTC in Sth33PC3, Sth33PC5; Sth69V3, Sth69V5), BamKl (GCATCC in Sth69V3, Sth69V5), BsrGI
(TGTACA dans Sth72N3 , Sth72N5 ; Sth73C3, Sth69C5 ; SPGST3 , SPGST5 ; STNDG1, STNDG2 ) , Xhol (CTCGAG dans STGL673 , STGL635) et Pacl (TTAATTAA) et Sna l (TACGTA) dans E531 et E351 sont en italique. Les codons modifiés par rapport à la séquence de la toxine STh originelle sont soulignés.(TGTACA in Sth72N3, Sth72N5; Sth73C3, Sth69C5; SPGST3, SPGST5; STNDG1, STNDG2), Xhol (CTCGAG in STGL673, STGL635) and Pacl (TTAATTAA) and Sna l (TACGTA) in E531 and E1. Codons modified from the original STh toxin sequence are underlined.
Les oligonucléotides complémentaires monocaténaires sont mélangés dans du tampon TE à une concentration finale de 2 μg/μl. Ils sont chauffés à 80 °C pendant 1 min puis à 65°C pendant 5 min et refroidis dans la glace jusqu'à ce que la température atteigne environ 25°C. Les duplex d' oligonucléotides ainsi formés sont conservés à -20°C.The single-stranded complementary oligonucleotides are mixed in TE buffer to a final concentration of 2 μg / μl. They are heated to 80 ° C for 1 min then to 65 ° C for 5 min and cooled in ice until the temperature reaches about 25 ° C. The oligonucleotide duplexes thus formed are stored at -20 ° C.
5) Clonage, transformation et sélection des clones recombinants.5) Cloning, transformation and selection of the recombinant clones.
L'ADN passager et l'ADN vecteur sont mélangés dans un rapport molaire 1:1 ou 3:1 à une concentration d'ADN total comprise entre 15 et 50 ng/μl. Les fragments sont ligaturés dans un volume final de 20 μl de tampon ligase (BRL) contenant 1 à 5 U de T4 DNA ligase pendant 18 h à 16°C ou une nuit à 4°C. Les cellules bactériennes réceptrices, préalablement traitées au CaCl2r sont alors ajoutées (200 μl) puis incubées pendant 40 min dans la glace. Après un choc thermique (2 min à 42 °C puis 5 min dans la glace) , 800 μl de milieu LB liquide stérile préchauffé à 37°C sont ajoutés. L'ensemble est incubé pendant 45 min à 37°C sous agitation. Puis 100 μl du mélange de transformation sont étalés sur milieu sélectif gélose et incubés pendant une nuit à 37°C. Le criblage individuel des colonies a été réalisé par analyse des fragments de restriction et par séquençage des gènes de fusion. Les fragments de restriction sont obtenus à partir d'une minipréparation d'ADN plasmidique partiellement purifié. Pour ce faire, une colonie bactérienne est prélevée et cultivée pendant une nuit à 37 °C sous agitation dans du milieu LB liquide additionné des antibiotiques appropriés. Puis 1,5 ml de la suspension bactérienne sont centrifugés (5 min, 15000 g, 4°C) et le culot est repris avec 150 μl de tampon Pi et 200 μl de tampon de lyse P2. Après incubation pendant 5 min dans la glace, les membranes bactériennes, les protéines et l'ADN chromosomique sont précipités par addition de 150 μl de tampon P3 et laissés 10 min dans la glace. Après centrifugation (15 min, 15000 g, 4°C) , deux volumes d'éthanol absolu sont ajoutés au surnageant. La solution est placée dans la glace pendant 15 min, puis centrifugée (15 min, 15000 g, 4°C) . Le culot d'ADN est séché sous vide pendant 5 min et repris dans 50 μl d'eau bidistillée stérile. Cet ADN (5 à 10 μl) est ensuite analysé après digestion endonucléasique et migration électrophorétique.Passenger DNA and vector DNA are mixed in a 1: 1 or 3: 1 molar ratio at a concentration of total DNA between 15 and 50 ng / μl. The fragments are ligated in a final volume of 20 μl of ligase buffer (BRL) containing 1 to 5 U of T4 DNA ligase for 18 h at 16 ° C or overnight at 4 ° C. The recipient bacterial cells, previously treated with CaCl 2r are then added (200 μl) and then incubated for 40 min in ice. After a thermal shock (2 min at 42 ° C then 5 min in ice), 800 μl of sterile liquid LB medium preheated to 37 ° C are added. The whole is incubated for 45 min at 37 ° C. with shaking. Then 100 μl of the transformation mixture are spread on selective agar medium and incubated overnight at 37 ° C. The individual screening of the colonies was carried out by analysis of the restriction fragments and by sequencing of the fusion genes. The restriction fragments are obtained from a mini-preparation of partially purified plasmid DNA. To do this, a bacterial colony is removed and cultured overnight at 37 ° C. with stirring in liquid LB medium supplemented with appropriate antibiotics. Then 1.5 ml of the bacterial suspension are centrifuged (5 min, 15000 g, 4 ° C) and the pellet is taken up with 150 μl of buffer Pi and 200 μl of lysis buffer P2. After incubation for 5 min in ice, the bacterial membranes, proteins and chromosomal DNA are precipitated by the addition of 150 μl of P3 buffer and left for 10 min in ice. After centrifugation (15 min, 15,000 g, 4 ° C), two volumes of absolute ethanol are added to the supernatant. The solution is placed in ice for 15 min, then centrifuged (15 min, 15,000 g, 4 ° C). The DNA pellet is dried under vacuum for 5 min and taken up in 50 μl of sterile double-distilled water. This DNA (5 to 10 μl) is then analyzed after endonuclease digestion and electrophoretic migration.
6) Anticorps .6) Antibodies.
L' antisérum anti-ClpG spécifique de la sous- unité majeure des fimbriae CS31A a été obtenu chez le lapin après trois injections intra-dermiques effectuées à vingt jours d'intervalle avec 250 μg de protéine CS31A native en présence d'adjuvant incomplet de Freund.The anti-ClpG antiserum specific for the major subunit of fimbriae CS31A was obtained in rabbits after three intra-dermal injections carried out at twenty days apart with 250 μg of native CS31A protein in the presence of incomplete Freund's adjuvant.
7) Préparation des extraits protéiques . Les extraits provenant de cultures solides sont obtenus de la façon suivante : 1 ml d'une préculture réalisée en milieu LB liquide est versé à la surface d'une gélose LB contenant les antibiotiques appropriés . Les boîtes de Pétri sont placées pendant une nuit à 37°C7) Preparation of protein extracts. The extracts from solid cultures are obtained in the following manner: 1 ml of a preculture carried out in liquid LB medium is poured onto the surface of an LB agar containing the appropriate antibiotics. Petri dishes are placed overnight at 37 ° C
(couvercle en haut) dans une atmosphère humide. Le tapis bactérien est récolté dans du tampon PBS, soumis à une agitation à l'aide d'un vortex et centrifugé pendant 10 min à 12000 g. Le surnageant est alors immédiatement analysé ou conservé à -20°C. Quarante boîtes de Pétri par souche ont été ainsi préparées afin de récupérer suffisamment de surnageant pour assurer toutes les expérimentations entreprises au cours de ce travail. Les surnageants de cultures liquides d'une nuit à 37°C sont récupérés après centrifugation (10 min, 12000 g) . Ils sont ensuite concentrés à l'aide d'un microconcentrateur NANOSEP (Pall Filtron Laboratories) qui retient les protéines de masse moléculaire supérieure à 10 kDa. La sous-unité ClpG native est extraite à partir de la souche DH5α (pEH524) cultivée en milieu LB solide comme décrit ci-dessus . La concentration protéique de l'extrait est estimée par la méthode colorimétrique ESL (Exact, Sensitive, Lo interférence) à l'aide du kit Protein Assay ESL (Boehringer) . Les protéines ClpG sont visualisées sur un gel de polyacrylamide à 15 % après coloration au nitrate d'argent.(cover at the top) in a humid atmosphere. The bacterial carpet is collected in PBS buffer, subjected to agitation using a vortex and centrifuged for 10 min at 12,000 g. The supernatant is then immediately analyzed or stored at -20 ° C. Forty Petri dishes per strain were thus prepared in order to recover enough supernatant to ensure all the experiments undertaken during this work. The supernatants of liquid cultures overnight at 37 ° C. are recovered after centrifugation (10 min, 12000 g). They are then concentrated using a NANOSEP microconcentrator (Pall Filtron Laboratories) which retains proteins with molecular mass greater than 10 kDa. The native ClpG subunit is extracted from the strain DH5α (pEH524) cultivated in solid LB medium as described above. The protein concentration of the extract is estimated by the ESL colorimetric method (Exact, Sensitive, Lo interference) using the ESL Protein Assay kit (Boehringer). The ClpG proteins are visualized on a 15% polyacrylamide gel after staining with silver nitrate.
8) Immunodétection des hybrides . a) Sur colonies.8) Immunodetection of hybrids. a) On colonies.
Les colonies obtenues après transformation sont cultivées de manière ordonnée sur boîtes LB gélosées et incubées pendant une nuit à 37°C. La réplique s'effectue en appliquant directement une membrane de nitrocellulose sur la surface de la gélose. La membrane est saturée pendant 1 h à température ambiante dans du tampon de blocage, avant d'être incubée pendant 2 h avec le premier anticorps dilué au 1/500 dans du tampon TBS, 0,1 % Tween 20. Après trois lavages de 5 min dans du tampon TBS, 0,05 % Tween 20, la membrane est incubée pendant 1 h avec un anticorps secondaire approprié conjugué à la péroxydase (Nordic Immunological Laboratories) dilué au 1/1000 dans du tampon TBS, 0,1 % Tween 20. Après deux lavages de 5 min avec du tampon TBS, 0,05 % Tween 20 et un lavage de 5 min avec du tampon TBS, la membrane est incubée dans une solution contenant de 1 'H202 et du 4-chloro-l-naphtol . La réaction colorimétrique est arrêtée par rinçage de la membrane dans plusieurs bains d'eau bidistillée. b) Microscopie électronique.The colonies obtained after transformation are cultured in an orderly fashion on agar LB dishes and incubated overnight at 37 ° C. The replication is carried out by directly applying a nitrocellulose membrane to the surface of the agar. The membrane is saturated for 1 h at room temperature in blocking buffer, before being incubated for 2 h with the first antibody diluted 1/500 in TBS buffer, 0.1% Tween 20. After three washes of 5 min in TBS buffer, 0.05% Tween 20, the membrane is incubated for 1 h with an appropriate secondary antibody conjugated to peroxidase (Nordic Immunological Laboratories) diluted 1/1000 in TBS buffer, 0.1% Tween 20 After two washes of 5 min with TBS buffer, 0.05% Tween 20 and one washing of 5 min with TBS buffer, the membrane is incubated in a solution containing 1 H 2 0 2 and 4-chloro-1-naphthol. The colorimetric reaction is stopped by rinsing the membrane in several baths of double-distilled water. b) Electron microscopy.
Les souches bactériennes sont cultivées sur milieu LB solide pendant une nuit à 37°C. Le tapis bactérien est récupéré puis immergé dans du paraformaldéhyde 4 %, glutaraldéhyde 0,1 %, PBS 0,2 M (pH 7,4). Après centrifugation, le culot est rincé trois fois pendant 15 min dans du tampon phosphate et déshydraté dans de l'éthanol 50 %, 75 % puis 85 % (3 x 15 min) . Il est ensuite placé dans un mélange 1:1 de résine LR White médium : éthanol 85 % pendant 1 h et imprégné dans de la résine LR White pure (3 x 1 h) avant d'être inclus dans une capsule de gélatine. Après polymérisation, des coupes ultrafinesThe bacterial strains are cultured on solid LB medium overnight at 37 ° C. The bacterial carpet is recovered and then immersed in 4% paraformaldehyde, 0.1% glutaraldehyde, 0.2 M PBS (pH 7.4). After centrifugation, the pellet is rinsed three times for 15 min in phosphate buffer and dehydrated in 50%, 75% then 85% ethanol (3 x 15 min). It is then placed in a 1: 1 mixture of medium LR White resin: 85% ethanol for 1 h and impregnated in pure LR White resin (3 × 1 h) before being included in a gelatin capsule. After polymerization, ultra-thin sections
(70 nm d'épaisseur) sont réalisées à l'aide d'un ultramicrotome (Ultracut E. Reichert) et disposées sur des grilles de nickel. Ces dernières sont saturées pendant 20 min par du PBS, 1 % BSA puis rincées trois fois avec du PBS. Elles sont alors placées sur une goutte d'anticorps anti-ClpG dilué au 1/10 pendant 1 h à température ambiante. Après trois rinçages au PBS, les grilles sont déposées sur une goutte d'IgG de chèvre anti-IgG de lapin marquées à l'or colloïdal (10 nm) (Sigma) et diluées au 1/50 dans du PBS. Elles sont rincées trois fois dans du PBS puis dans de l'eau distillée et contrastées à l'acétate d'uranyl pendant 5 min. Les observations sont réalisées sur un microscope électronique à transmission Philips EM400 à 80 KV. c) Western immunomarquage .(70 nm thick) are produced using an ultramicrotome (Ultracut E. Reichert) and placed on nickel grids. The latter are saturated for 20 min with PBS, 1% BSA and then rinsed three times with PBS. They are then placed on a drop of anti-ClpG antibody diluted 1/10 for 1 h at room temperature. After three rinses with PBS, the grids are placed on a drop of anti-rabbit IgG goat IgG marked with colloidal gold (10 nm) (Sigma) and diluted 1/50 in PBS. They are rinsed three times in PBS then in distilled water and contrasted with uranyl acetate for 5 min. The observations are carried out on a Philips EM400 80 KV transmission electron microscope. c) Western immunostaining.
Les surnageants contenant les hybrides ClpG-STh sont chauffés pendant 5 min à 100°C dans du tampon Laemmli, avant d'être déposés sur un gel de polyacrylamide à 15 % en conditions dénaturantes . Une échelle de marqueurs SDS-PAGE colorée (Low Range, Biorad) permet de suivre la migration au cours de 1 ' électrophorese . Le gel, une membrane de nitrocellulose 0,2 μm (Biorad Trans Blot) et deux papiers filtre (Biorad) sont incubés pendant 15 min dans du tampon de transfert en présence de méthanol 15 %. Le gel est déposé sur la membrane et l'ensemble est mis en sandwich entre les deux papiers filtre. Les protéines sont alors transférées sur la membrane de nitrocellulose par électrotransfert semi-sec (SemiPhor TE 70, Hoeffer Scientific Instruments) pendant 1 h sous une intensité de 1 mA/cm2. La membrane est ensuite saturée pendant 1 h dans du tampon de blocage et incubée pendant une nui.t avec le premier anticorps spécifique dilué au 1/500 dans du tampon TBS, 0,1 % Tween 20. La membrane est colorée selon la procédure décrite pour 1 ' immunodétection in si tu sur colonies. Afin d'amplifier la réponse, un anticorps secondaire spécifique couplé à la biotine (Sigma) (dilution au 1/1000) a été utilisé. Dans ce cas, après incubation pendant 1 h, la membrane est lavée trois fois pendant 5 min dans du tampon TBS, 0,05 % Tween 20 et incubée pendant 30 min avec une dilution au 1/100 de streptavidine conjuguée à la péroxydaxe (250 μg/ml, Sigma) dans du tampon TBS, 0,05 % Tween 20. Après trois nouveaux lavages de 5 min chacun, la réaction est arrêtée par rinçage de la membrane dans plusieurs bains d'eau distillée.The supernatants containing the ClpG-STh hybrids are heated for 5 min at 100 ° C. in Laemmli buffer, before being deposited on a 15% polyacrylamide gel under denaturing conditions. A scale of colored SDS-PAGE markers (Low Range, Biorad) makes it possible to follow the migration during the electrophoresis. The gel, a 0.2 μm nitrocellulose membrane (Biorad Trans Blot) and two filter papers (Biorad) are incubated for 15 min in transfer buffer in the presence of 15% methanol. The gel is deposited on the membrane and the assembly is sandwiched between the two filter papers. The proteins are then transferred onto the nitrocellulose membrane by semi-dry electrotransfer (SemiPhor TE 70, Hoeffer Scientific Instruments) for 1 h at an intensity of 1 mA / cm 2 . The membrane is then saturated for 1 h in blocking buffer and incubated for one night with the first specific antibody diluted to 1/500 in TBS buffer, 0.1% Tween 20. The membrane is stained according to the procedure described for immunodetection in if you are on colonies. In order to amplify the response, an antibody specific secondary coupled with biotin (Sigma) (1/1000 dilution) was used. In this case, after incubation for 1 h, the membrane is washed three times for 5 min in TBS buffer, 0.05% Tween 20 and incubated for 30 min with a 1/100 dilution of streptavidin conjugated to peroxidax (250 μg / ml, Sigma) in TBS buffer, 0.05% Tween 20. After three new washes of 5 min each, the reaction is stopped by rinsing the membrane in several baths of distilled water.
9) ELISA.9) ELISA.
Des plaques de microtitration 96 puits (Immulon 2, Dynatech) ont été recouvertes par 100 μl/puits d'anticorps ou d'antigènes dilués dans du tampon carbonate 50 rtiM (pH = 9,6) et incubés pendant une nuit à 4°C. Après aspiration du contenu des puits, 10 μl de tampon de saturation sont déposés et les plaques sont à nouveau incubées pendant une nuit à 4°C. Après trois lavages avec du PBS, 0,05 % Tween 20 et deux lavages avec du PBS, les plaques sont utilisées immédiatement ou conservées à - 20°C. Trois types de test ELISA ont été réalisés :96-well microtiter plates (Immulon 2, Dynatech) were covered with 100 μl / well of antibodies or antigens diluted in 50 rtiM carbonate buffer (pH = 9.6) and incubated overnight at 4 ° C. . After aspiration of the content of the wells, 10 μl of saturation buffer are deposited and the plates are again incubated overnight at 4 ° C. After three washes with PBS, 0.05% Tween 20 and two washes with PBS, the plates are used immediately or stored at -20 ° C. Three types of ELISA tests have been performed:
- ELISA "classique" : la quantification des protéines hybrides présentes dans les surnageants obtenus à partir de cultures bactériennes en milieu LB gélose est déterminée par dépôt de différentes dilutions des extraits dans du tampon anticorps sur des plaques recouvertes d'un antisérum de lapin anti-ClpG. Parallèlement, afin d'établir une courbe étalon, différentes concentrations de protéines ClpG ont également été déposées . Les plaques sont alors incubées pendant 2 h à 37 °C, lavées deux fois avec du tampon PBS, 0,05 % Tween 20 et une fois avec du tampon PBS. Après l'addition de 100 μl par puits d'un antisérum de souris anti-ClpG et une incubation de 90 min à 37°C suivie de plusieurs lavages, 100 μl d'IgG de chèvre anti-IgG de souris couplées à la péroxydase et diluées au 1/1000 sont alors ajoutés. Après une incubation de 2 h à 37 °C et plusieurs lavages, 100 μl par puits d'une solution de coloration préparée extemporanément sont ajoutés. Les plaques sont ensuite placées à l'obscurité à température ambiante pendant 20 min avant la lecture des résultats à une absorbance de 405 nm sur un lecteur Dynatech MR 5000. Pour mesurer les réactions non spécifiques, les absorbances à 405 nm obtenues avec le surnageant de la souche DH5 (pDSPH524) sont déduites des valeurs obtenues avec les hybrides ClpG -STh.- "Classic" ELISA: the quantification of the hybrid proteins present in the supernatants obtained from bacterial cultures in LB agar medium is determined by depositing different dilutions of the extracts in antibody buffer on plates coated with anti-ClpG rabbit antiserum. In parallel, in order to establish a standard curve, different concentrations of ClpG proteins were also deposited. The plates are then incubated for 2 h at 37 ° C., washed twice with PBS buffer, 0.05% Tween 20 and once with PBS buffer. After the addition of 100 μl per well of an anti-ClpG mouse antiserum and an incubation of 90 min at 37 ° C. followed by several washes, 100 μl of goat anti-mouse IgG IgG coupled to peroxidase and diluted to 1/1000 are then added. After a 2 h incubation at 37 ° C and several washes, 100 μl per well of a staining solution prepared extemporaneously are added. The plates are then placed in the dark at room temperature for 20 min before reading the results at an absorbance of 405 nm on a Dynatech MR 5000 reader. To measure non-specific reactions, the absorbances at 405 nm obtained with the supernatant of the DH5 strain (pDSPH524) are deduced from the values obtained with the ClpG -STh hybrids.
- ELISA "double sandwich" : les surnageants obtenus à partir de cultures bactériennes réalisées en milieu LB gélose sont dilués dans du tampon anticorps et répartis sur des plaques recouvertes par l'anticorps monoclonal 11C anti-STa (8 μg/puits) . Les plaques sont incubées pendant 2 h à 37°C, puis lavées. L'anticorps anti- ClpG dilué au 1/500 dans du tampon anticorps est alors déposé à raison de 100 μl par puits. Après incubation pendant 90 min à 37°C et plusieurs lavages, 100 μl d'IgG de chèvre anti-IgG de lapin couplées à la péroxydase et diluées au 1/1000 sont ajoutés. Après une incubation de 2 h à 37°C et après plusieurs lavages, la coloration des plaques est effectuée selon la procédure décrite ci-dessus. L'utilisation du surnageant de la souche DH5α (pEH524) permet de mesurer les réactions aspécifiques .- "Double sandwich" ELISA: the supernatants obtained from bacterial cultures produced in LB agar medium are diluted in antibody buffer and distributed on plates covered with the 11C anti-STa monoclonal antibody (8 μg / well). The plates are incubated for 2 h at 37 ° C, then washed. The anti-ClpG antibody diluted 1/500 in antibody buffer is then deposited at the rate of 100 μl per well. After incubation for 90 min at 37 ° C and several washes, 100 μl of anti-rabbit IgG goat IgG coupled to peroxidase and diluted to 1/1000 are added. After a 2 h incubation at 37 ° C. and after several washes, the plates are stained according to the procedure described above. The use of the supernatant of the strain DH5α (pEH524) makes it possible to measure the non-specific reactions.
- ELISA "compétition" : le kit E. coli ST EIA- ELISA "competition": the E. coli ST EIA kit
(Oxoid) incluant une plaque de 96 puits recouverts par la toxine synthétique STp est utilisé pour détecter la présence de toxines STa dans les extraits protéiques et pour quantifier les hybrides. Ce kit repose sur une réaction compétitive entre la toxine fixée sur la plaque et la toxine exogène contenue dans les échantillons en présence d'une quantité d'anticorps anti-STa donnée. Les extraits protéiques dilués dans du tampon PBS sont répartis à raison de 100 μl par puits. Un surnageant bactérien fourni par le kit sert de contrôle positif. Différentes quantités connues de toxine STp purifiée (Calbiochem) sont également déposées pour établir une courbe étalon. Une solution d'anticorps monoclonal anti-STa incluse dans le kit (10 μl) est ajoutée dans chaque puits. Après une incubation de 90 min à 37°C, les plaques sont alors lavées deux fois avec du tampon PBS, 0,05 % Tween 20 et une fois avec du tampon PBS. Cent μl d'une solution de substrat incluse dans le kit est alors ajoutée dans chaque puits et les plaques sont placées pendant 30 min à l'abri de la lumière. La réaction colorimétrique est quantifiée par la lecture de l'absorbance à 490 nm, après l'addition d'acide sulfurique 1,5 N.(Oxoid) including a 96-well plate coated with the synthetic toxin STp is used to detect the presence of STa toxins in protein extracts and to quantify the hybrids. This kit is based on a competitive reaction between the toxin fixed on the plate and the exogenous toxin contained in the samples in the presence of a given quantity of anti-STa antibodies. The protein extracts diluted in PBS buffer are distributed at the rate of 100 μl per well. A bacterial supernatant provided by the kit serves as a positive control. Different known amounts of purified STp toxin (Calbiochem) are also deposited to establish a standard curve. An anti-STa monoclonal antibody solution included in the kit (10 μl) is added to each well. After one 90 min incubation at 37 ° C, the plates are then washed twice with PBS buffer, 0.05% Tween 20 and once with PBS buffer. One hundred μl of a substrate solution included in the kit is then added to each well and the plates are placed for 30 min, protected from light. The colorimetric reaction is quantified by reading the absorbance at 490 nm, after the addition of 1.5 N sulfuric acid.
10) Adhésion in vi tro sur cultures cellulaires.10) In vitro adhesion to cell cultures.
Les cellules Caco-2 sont des cellules dérivées de carcinome de côlon humain. Elles conservent les caractéristiques des entérocytes de l'intestin grêle lorsqu'elles sont différenciées. Cette lignée de cellules exprime le récepteur de ClpG et celui de la STa (GC-C) . Les cellules Intestine-407 (Flow Laboratories Inc.), dérivées de jéjunum et d'iléon embryonnaire humain, expriment aussi le récepteur de ClpG. Les cellules Intestine-407 et Caco-2 sont cultivées sous une pression partielle de 5 % de C02 à 37°C, dans des flacons (boîtes Falcon 3084, Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.) contenant respectivement 25 ml de milieu minimum de Eagle modifié (MEM) et 25 ml de milieu minimum de Eagle modifié par Dulbecco (DMEM) (Flow Laboratories Inc.). Les milieux sont supplémentés avec 10 % à 20 % de sérum de veau foetal (SVF) , 1 % d'acides aminés non essentiels, 200 U/l de pénicilline et 50 mg/1 de streptomycine. Après confluence, les cellules sont lavées deux fois avec du PBS sans Ca2+ ni Mg2+ puis trypsinisées pendant 5 min à 37°C. Les cellules, ainsi récupérées, sont rapidement diluées dans 20 ml de milieu de culture, puis centrifugées pendant 5 min à 1200 g. Le culot est repris avec 4 ml de milieu de culture. Après comptage sur cellule de Malassez, une boîte Falcon 24 puits (Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.), avec une lamelle au fond de chaque puits, est ensemencée avec 1 ml de milieu de culture contenant 2.105 à 4.105 cellules par puits. Les cellules Intestine-407 sont utilisées à confluence alors que les cellules Caco-2 sont utilisées 15 jours après, délai nécessaire à leur différentiatio . Avant le test d'adhésion, les cellules sont lavées une fois avec du PBSCaco-2 cells are cells derived from human colon carcinoma. They retain the characteristics of enterocytes from the small intestine when they are differentiated. This cell line expresses the ClpG receptor and that of STa (GC-C). Intestine-407 cells (Flow Laboratories Inc.), derived from jejunum and human embryonic ileum, also express the ClpG receptor. The Intestine-407 and Caco-2 cells are cultured under a partial pressure of 5% of CO 2 at 37 ° C., in flasks (Falcon 3084 boxes, Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.) Containing 25 ml of medium respectively. of modified Eagle (MEM) and 25 ml of minimum medium of Eagle modified by Dulbecco (DMEM) (Flow Laboratories Inc.). The media are supplemented with 10% to 20% of fetal calf serum (SVF), 1% of amino acids non-essential, 200 U / l of penicillin and 50 mg / 1 of streptomycin. After confluence, the cells are washed twice with PBS without Ca 2+ or Mg 2+ and then trypsinized for 5 min at 37 ° C. The cells, thus recovered, are rapidly diluted in 20 ml of culture medium, then centrifuged for 5 min at 1200 g. The pellet is taken up with 4 ml of culture medium. After counting on a Malassez cell, a 24-well Falcon dish (Becton Dickinson Lalware, Oxnard, Calif.), With a coverslip at the bottom of each well, is inoculated with 1 ml of culture medium containing 2.10 5 to 4.10 5 cells per well . The Intestine-407 cells are used at confluence while the Caco-2 cells are used 15 days later, the time necessary for their differentiation. Before the adhesion test, the cells are washed once with PBS
(pH = 7,2) sans Ca2+ ni Mg2+. Une suspension de 108 bactéries/ml de milieu de culture contenant 1 %(pH = 7.2) without Ca 2+ or Mg 2+ . A suspension of 10 8 bacteria / ml of culture medium containing 1%
(poids /volume) de D-mannose est ajoutée à la culture de cellules et l'ensemble est incubé pendant 3 h à 37°C. Après trois lavages au PBS, les cellules sont fixées pendant 10 min dans le méthanol et colorées pendant 20 min avec une solution de Giemsa 20 %. Les lamelles sont alors collées sur une lame, cellules Caco-2 vers le haut, et cellules Intestine-407 entre lame et lamelle. Après séchage pendant 1 h à température ambiante, les lames sont examinées au microscope photonique à l'objectif x 100, en immersion.(weight / volume) of D-mannose is added to the cell culture and the whole is incubated for 3 h at 37 ° C. After three washes with PBS, the cells are fixed for 10 min in methanol and stained for 20 min with a 20% Giemsa solution. The coverslips are then glued to a slide, Caco-2 cells upwards, and Intestine-407 cells between the slide and the coverslip. After drying for 1 h at room temperature, the slides are examined under a photon microscope at the x100 objective, in immersion.
11) Enterotoxicite . Les souches bactériennes, contenant les différents plasmides recombinants, sont cultivées pendant une nuit à 37°C sur boîtes LB gélosées . Après centrifugation (10 min, 1600 g) , le surnageant est séparé du culot bactérien et conservé. Le culot est suspendu dans du PBS, centrifugé (10 min, 1600 g) et lavé une deuxième fois avec du PBS. Le culot lavé est finalement repris dans un volume de PBS correspondant au volume de départ. La numération des bactéries est déterminée après une nuit à 37°C par étalement de différentes dilutions de la suspension bactérienne sur milieu sélectif MacConkey lactose gélose (DIFCO) contenant les antibiotiques appropriés. Une moitié de la suspension de bactéries entières lavées est conservée. L'autre moitié est soniquée puis centrifugée à 12000 g pendant 5 min. Le surnageant récupéré correspond au lysat cellulaire contenant les protéines intracellulaires.11) Enterotoxicity. The bacterial strains, containing the various recombinant plasmids, are cultured overnight at 37 ° C. on agar LB dishes. After centrifugation (10 min, 1600 g), the supernatant is separated from the bacterial pellet and stored. The pellet is suspended in PBS, centrifuged (10 min, 1600 g) and washed a second time with PBS. The washed pellet is finally taken up in a volume of PBS corresponding to the starting volume. The bacteria count is determined after one night at 37 ° C. by spreading of various dilutions of the bacterial suspension on MacConkey lactose agar (DIFCO) selective medium containing the appropriate antibiotics. Half of the suspension of washed whole bacteria is kept. The other half is sonicated and then centrifuged at 12,000 g for 5 min. The supernatant recovered corresponds to the cell lysate containing the intracellular proteins.
L'activité entérotoxique des surnageants, des bactéries entières lavées et des lysats, est examinée chez le souriceau nouveau-né. Des souriceaux Swiss 0F1 de trois jours, provenant de différentes portées, sont séparés de leur mère immédiatement avant leur utilisation, mélangés et séparés au hasard en groupes d'au moins trois souriceaux. Un aliquot de 0,1 ml de chaque échantillon est délivré directement dans l'estomac des souriceaux à l'aide d'un tube plastique flexible de 3 cm de long et de 0,3 mm de diamètre interne relié à une seringue de 1 ml munie d'une aiguille 26 G. Trois heures après injection, les souriceaux sont asphyxiés par une exposition prolongée aux vapeurs de chloroforme. L'intestin entier est retiré de l'abdomen, pesé, et le rapport poids de l'intestin/poids de la carcasse (I/C) est alors calculé pour chaque souriceau (Figure 18) . Un rapport I/C ≥ 0,09, correspondant à une accumulation significative de fluides intestinaux, es-t interprété comme une enterotoxicite positive.The enterotoxic activity of supernatants, washed whole bacteria and lysates is examined in newborn mice. Three-day Swiss 0F1 mice from different litters are separated from their mother immediately before use, randomly mixed and separated into groups of at least three mice. An aliquot of 0.1 ml of each sample is delivered directly to the stomach of the mice using a flexible plastic tube 3 cm long and 0.3 mm in internal diameter connected to a 1 ml syringe fitted with a 26 G needle. Three hours after injection, mice are suffocated by prolonged exposure to chloroform vapors. The entire intestine is removed from the abdomen, weighed, and the gut weight / carcass weight ratio (I / C) is then calculated for each mouse (Figure 18). An I / C ratio ≥ 0.09, corresponding to a significant accumulation of intestinal fluids, is interpreted as positive enterotoxicity.
12) Mesure de l'activité β-galactosidase . L'activité β-galactosidase présente dans le milieu extracellulaire a été déterminée par l'emploi du kit β-galactosidase Enzyme Assay System (Promega) selon les recommandations du fournisseur. Les cultures bactériennes sont réalisées sur milieu gélose. Le tapis bactérien suspendu dans du tampon PBS est ajusté à 5.1010 bactéries/ml . Cette suspension bactérienne est centrifugée (1600 g, 5 min) et 200 μl de surnageant sont mélangés à 100 μl de tampon de lyse (kit) . Puis 150 μl du mélange sont additionnés à 150 μl de tampon de dosage 2X (annexe 11) qui contient le substrat ONPG ( 0-ni trophenyl -β-D- galactopyranoside) . Le mélange réactionnel est incubé pendant 30 min à 37°C. La réaction est arrêtée par addition de 500 μl de carbonate de sodium 1M. Après mélange, l'absorbance est mesurée à 420 nm. Pour la réalisation du contrôle positif, 200 μl de culture contenant 5.1010 bactéries/ml sont directement mélangés à 100 μl de tampon de lyse avant centrifugation (1600 g, 5 min) . Le surnageant est ensuite traité comme décrit ci-dessus .12) Measurement of β-galactosidase activity. The β-galactosidase activity present in the extracellular medium was determined by the use of the β-galactosidase Enzyme Assay System kit (Promega) according to the recommendations of the supplier. The bacterial cultures are carried out on agar medium. The bacterial carpet suspended in PBS buffer is adjusted to 5.10 10 bacteria / ml. This bacterial suspension is centrifuged (1600 g, 5 min) and 200 μl of supernatant are mixed with 100 μl of lysis buffer (kit). Then 150 μl of the mixture are added to 150 μl of 2X assay buffer (Annex 11) which contains the ONPG substrate (0-ni trophenyl -β-D- galactopyranoside). The reaction mixture is incubated for 30 min at 37 ° C. The reaction is stopped by adding 500 μl of 1M sodium carbonate. After mixing, the absorbance is measured at 420 nm. To carry out the positive control, 200 μl of culture containing 5.10 10 bacteria / ml are directly mixed with 100 μl of lysis buffer before centrifugation (1600 g, 5 min). The supernatant is then treated as described above.
13) Quantification des groupements thiols. La méthode de quantification des groupements thiols libres dans les surnageants obtenus à partir de cultures bactériennes réalisées en milieu gélose contenant 5 inM de β-mercaptoéthanol est basée sur l'utilisation d'un test commercialisé (kit " Thiol and Suifide Quantitation " , Molecular Probes ™, Netherlands) permettant de quantifier les groupements sulfhydryls . Les groupements thiols réduisent un dérivé disulfide inactif de la papaïne13) Quantification of thiol groups. The method for quantifying free thiol groups in the supernatants obtained from bacterial cultures produced in agar medium containing 5 inM β-mercaptoethanol is based on the use of a commercial test (kit "Thiol and Suifide Quantitation", Molecular Probes ™, Netherlands) for quantifying sulfhydryl groups. Thiol groups reduce an inactive disulfide derivative of papain
(papaïne-SSCH3) libérant stoechiométriquement l'enzyme active (papaïne-SH) . L'activité de cette enzyme est alors évaluée en présence du substrat chromogénique de la papaïne, le N-benzoyl-L-arginine p-nitroanilide (L-BAPNA) , après la libération du chromophore p-nitroanilide qui est détecté par mesure de 1 ' absorbance à 410 nm. Ce test colorimétrique est 100 fois plus sensible que celui réalisé avec le réactif d'Ellman et peut détecter jusqu'à 0,2 μM de thiols. Différentes concentrations d'une solution de L- cystéine (0,1 mM) ont été utilisées pour établir une courbe étalon.(papain-SSCH 3 ) stoichiometrically releasing the active enzyme (papain-SH). The activity of this enzyme is then evaluated in the presence of the chromogenic substrate of papain, N-benzoyl-L-arginine p-nitroanilide (L-BAPNA), after the release of the chromophore p-nitroanilide which is detected by measuring the absorbance at 410 nm. This colorimetric test is 100 times more sensitive than that performed with the Ellman reagent and can detect up to 0.2 μM of thiols. Different concentrations of an L-cysteine solution (0.1 mM) were used to establish a standard curve.
14) Détermination de l'état d' oxydoréduction des protéines de fusion. Afin de détecter la formation des ponts disulfures dans la portion STh de l'hybride, l'état dOxydoréduction des protéines de fusion a été déterminé dans les compartiments intracellulaire et extracellulaire des bactéries recombinantes . L'état d' oxydoréduction des protéines dans le milieu extracellulaire a été évalué de la façon suivante : 25 ml de milieu LB liquide sont ensemencés à DO550nm = 0,05 à partir d'une préculture d'une nuit et incubés à 37°C sous agitation (225-240 rpm) . A DO550nm = 0,5 la culture est centrifugée 10 min à 1600 g. Un millitre de surnageant est prélevé et conservé à -20°C pour détecter une éventuelle enterotoxicite dans le test du souriceau .nouveau-né. Le reste du surnageant est traité immédiatement au TCA (acide trichloroacétique) à une concentration finale de 5 % pour concentrer les protéines et pour éviter toute oxydation des cystéines durant la manipulation des échantillons. Si nécessaire, les surnageants sont incubés pendant 15 min à 37°C en présence de 100 mM de dithiothreitol (DTT) qui réduit tous les ponts disulfures de la STa avant précipitation par le TCA.14) Determination of the oxidation-reduction state of the fusion proteins. In order to detect the formation of disulfide bridges in the STh portion of the hybrid, the state of oxidation-reduction of the fusion proteins was determined in the intracellular and extracellular compartments of the recombinant bacteria. The state of redox proteins in the extracellular medium was evaluated as follows: 25 ml of liquid LB medium are inoculated at OD 550nm = 0.05 from an overnight preculture and incubated at 37 °. C with stirring (225-240 rpm). At OD 550nm = 0.5 the culture is centrifuged for 10 min at 1600 g. One milliter of supernatant is removed and stored at -20 ° C to detect possible enterotoxicity in the mice test. The rest of the supernatant is immediately treated with TCA (trichloroacetic acid) at a final concentration of 5% to concentrate the proteins and to avoid any oxidation of the cysteines during sample handling. If necessary, the supernatants are incubated for 15 min at 37 ° C. in the presence of 100 mM of dithiothreitol (DTT) which reduces all the disulphide bridges of the STa before precipitation by TCA.
La détermination de l'état d' oxydoréduction des protéines dans le milieu intracellulaire a été réalisée en précipitant, au TCA 5 % final, 25 ml d'une culture bactérienne en phase exponentielle. Le témoin réduit du milieu intracellulaire a été obtenu en cultivant directement la souche en présence de 5 mM de DTT. Après incubation pendant 1 h dans la glace et centrifugation pendant 10 min à 16000 g à 4°C, les culots sont lavés avec 1 ml d'acétone froid et centrifugés. Le culot protéique est alors séché à l'air libre et repris dans 200 μl de solution contenant 1 ' AMS (4-acétamide- ' -maléimidylstilbène-2 , 2 ' - acide disul fonique , s'els disodiques) préparée extemporanément . L'AMS se lie chimiquement aux groupes sulfhydryls libérés après l'action réductrice du DTT sur les cystéines oxydées. La fixation de chaque molécule d'AMS sur les protéines réduites permet d'augmenter leur poids moléculaire de 490 daltons et de les séparer sur un gel SDS-PAGE à 12 % en absence d'agents réducteurs et de dénaturation thermique. Les formes oxydées et réduites sont visualisées par "Western" immunomarquage . Les surnageants (500 μl), obtenus en phase stationnaire à partir de cultures réalisées sur milieu gélose, ont été traités suivant la même procédure que celle utilisée pour les surnageants provenant de cultures, en phase exponentielle, effectuées en milieu liquide.The determination of the protein redox state in the intracellular medium was carried out by precipitating, with a final 5% TCA, 25 ml of a bacterial culture in the exponential phase. The reduced control of the intracellular medium was obtained by directly cultivating the strain in the presence of 5 mM of DTT. After incubation for 1 h in ice and centrifugation for 10 min at 16,000 g at 4 ° C, the pellets are washed with 1 ml of cold acetone and centrifuged. The protein pellet is then dried in the open air and taken up in 200 .mu.l of solution containing 1 AMS (4-acetamide '-maléimidylstilbène-2, 2' - sulphonic acid disulphide, s' els disodium) prepared extemporaneously. AMS chemically binds to sulfhydryl groups released after the reducing action of DTT on oxidized cysteines. The fixation of each AMS molecule on the reduced proteins makes it possible to increase their molecular weight by 490 daltons and to separate them on an SDS-PAGE gel at 12% in the absence of reducing agents and thermal denaturation. The oxidized and reduced forms are visualized by "Western" immunostaining. The supernatants (500 μl), obtained in stationary phase from cultures produced on agar medium, were treated according to the same procedure as that used for the supernatants originating from cultures, in exponential phase, carried out in liquid medium.
16) Test de réduction de l'insuline. Ce test permet de vérifier les capacités de la STa réduite à échanger ses groupements thiols avec l'insuline oxydée et repose sur la mesure de l'apparition d'un précipité blanc dû à la libération de la chaine B de l'insuline après réduction de ses ponts disulfures.16) Insulin reduction test. This test makes it possible to verify the capacities of the reduced STa to exchange its thiol groups with oxidized insulin and is based on the measurement of the appearance of a white precipitate due to the release of the B chain of insulin after reduction of its disulphide bridges.
Une solution mère d'insuline (Sigma) est préparée à une concentration de 10 mg/ml (1,67 mM) en diluant 50 mg d'insuline dans 4 ml de tampon TrisHCl 0,05 M pH = 8, puis en ajustant le pH une première fois à 2 ou 3 avec HCl 1 M et une deuxième fois à 8 avec NaOH 1 M. Le volume est alors ajusté à 5 ml avec de l'eau bidistillée. La solution d'insuline doit être parfaitement claire avant d'être stockée à -20°C. Une solution d'insuline à 1 mg/mlA stock solution of insulin (Sigma) is prepared at a concentration of 10 mg / ml (1.67 mM) by diluting 50 mg of insulin in 4 ml of 0.05 M TrisHCl buffer pH = 8, then adjusting the pH a first time at 2 or 3 with 1 M HCl and a second time at 8 with 1 M NaOH. The volume is then adjusted to 5 ml with double distilled water. The insulin solution must be perfectly clear before being stored at -20 ° C. 1 mg / ml insulin solution
(0,167 mM) est alors préparée extemporanément dans du tampon phosphate 0,1 M, 2 mM EDTA à partir de la solution mère d'insuline. Puis 450 μl de cette solution sont mélangés dans une cuve spectrophotométrique avec l'échantillon à tester dans un volume final de 600 μl . La réaction démarre dès l'ajout de 2 μl de 100 mM DTT. L'ensemble est mélangé vigoureusement puis la cuve est placée dans le spectrophotometre. Le moment où apparaît la précipitation, défini par l'augmentation de l'absorbance à 650 nm (A550nm) de 0,02 au-dessus de la ligne de base, et le taux de précipitation à 650 nm, défini comme l'augmentation maximale de l'absorbance à 650 nm pendant l'intervalle de temps d'une minute (ΔA550nm x min-1) pour des absorbances comprises entre 0 et 1, sont alors déterminés.(0.167 mM) is then prepared extemporaneously in 0.1 M phosphate buffer, 2 mM EDTA from the mother solution of insulin. Then 450 μl of this solution are mixed in a spectrophotometric tank with the sample to be tested in a final volume of 600 μl. The reaction starts when 2 μl of 100 mM DTT is added. The whole is mixed vigorously then the tank is placed in the spectrophotometer. The time when precipitation occurs, defined by the increase in absorbance at 650 nm (At 550nm ) by 0.02 above the baseline, and the precipitation rate at 650 nm, defined as the increase absorbance at 650 nm during the one minute time interval (ΔA 550nm x min -1 ) for absorbances between 0 and 1, are then determined.
16) Immunogénicité des hybrides .16) Immunogenicity of hybrids.
Les surnageants ont été préparés comme décrit ci-dessus. Les bactéries vivantes recombinantes sont préparées de la même manière avant chaque série d'inoculation : après centrifugation du tapis bactérien (5 min, 1600 g), le culot bactérien est repris dans du PBS. Les bactéries sont énumérées sur milieu sélectif MacConkey lactose gélose avant immunisation des animaux. a) Production d'anticorps chez les lapins.The supernatants were prepared as described above. The recombinant live bacteria are prepared in the same way before each series of inoculation: after centrifugation of the bacterial mat (5 min, 1600 g), the bacterial pellet is taken up in PBS. The bacteria are listed on MacConkey lactose agar selective medium before immunization of the animals. a) Antibody production in rabbits.
Un lapin de race néo-zélandaise âgé d'environA New Zealand breed rabbit about
11 semaines est utilisé pour chaque type d'antigène. Les protocoles d'inoculation sont déterminés selon la nature de cet antigène. Ainsi, chaque lapin reçoit soit 500 μl de surnageant en présence d'adjuvant incomplet de Freund (v/v) par voie intra-dermique aux jours J0, J21, J28 et J35, soit quatre injections à une semaine d'intervalle d'une suspension de 5.108 bactéries vivantes (≈ 500 μl) par voie intra-veineuse. La récupération du sang s'effectue par section de la veine jugulaire dix jours après le dernier rappel . b) Production d'anticorps chez les souris et test de protection. - Voie intra-péritonéale : 200 μl d'une suspension contenant 2 à 4.108 bactéries vivantes diluées dans du tampon PBS ou 200 μl de surnageant sont inoculés à des groupes de 5 souris non consanguines Swiss OFl (Iffa Credo, France) âgées de huit à douze semaines aux jours J0, J7 et Ji4. Le sérum de chaque souris est collecté individuellement une semaine après le dernier rappel par ponction intra-cardiaque sous anesthésie générale (Vétranquil + Imalgène, Rhône Mérieux) .11 weeks is used for each type of antigen. The inoculation protocols are determined according to the nature of this antigen. Thus, each rabbit receives either 500 μl of supernatant in the presence of incomplete Freund's adjuvant (v / v) intra-dermally on days D 0 , D 21 , D 28 and D 35 , i.e. four injections one week apart of a suspension of 5.10 8 bacteria live (≈ 500 μl) intravenously. The blood is collected by section of the jugular vein ten days after the last booster. b) Antibody production in mice and protection test. - Intra-peritoneal route: 200 μl of a suspension containing 2 to 4.10 8 live bacteria diluted in PBS buffer or 200 μl of supernatant are inoculated into groups of 5 non-consanguineous Swiss OF1 mice (Iffa Credo, France) aged eight at twelve weeks on days D 0 , D 7 and D i4 . The serum of each mouse is collected individually one week after the last booster by intra-cardiac puncture under general anesthesia (Vétranquil + Imalgène, Rhône Mérieux).
- Voie orale : des groupes de quatre souris femelles, privées d'eau pendant au moins 5 h, reçoivent un inoculum de 1010 bactéries vivantes en présence de 3 % NaHC03 aux jours J0, Jx, J2 avant d'être accouplées au jour J14 puis réimmunisées aux jours J28, J29, J30. Après la mise bas, le sang, l'intestin entier et les fécès sont prélevés. Les souriceaux nouveau-nés âgés de trois jours sont alors éprouvés avec de la toxine pour évaluer la protection vaccinale. Pour cela, chaque portée de souriceaux est divisée en deux groupes. Le premier groupe reçoit 12,5 ng (1,6 U) de toxine STp purifiée (Calbiochem) et le deuxième groupe, 2 U de surnageants contenant les hybrides homologues produits par les bactéries recombinantes qui ont été utilisées durant l'immunisation primaire. c) Préparation des extraits et détection des anticorps anti-ClpG et anti-STa. - Sérum : le sang immun est incubé pendant au moins 4 h à 37°C puis centrifugé pendant 10 min à 3000 g. Le sérum est conservé à - 20°C.- Oral use: groups of four female mice, deprived of water for at least 5 h, receive an inoculum of 10 10 live bacteria in the presence of 3% NaHC0 3 on days D 0 , D x , D 2 before being mated on day D 14 then re-immunized on days D 28 , D 29 , D 30 . After parturition, the blood, the whole intestine and the faeces are removed. The three-day-old newborn mice are then tested with toxin to assess vaccine protection. For this, each litter of mice is divided into two groups. The first group receives 12.5 ng (1.6 U) of purified STp toxin (Calbiochem) and the second group, 2 U of supernatants containing the homologous hybrids produced by the recombinant bacteria which were used during the primary immunization. c) Preparation of the extracts and detection of anti-ClpG and anti-STa antibodies. - Serum: the immune blood is incubated for at least 4 h at 37 ° C and then centrifuged for 10 min at 3000 g. The serum is stored at -20 ° C.
- Contenu intestinal : l'intestin entier est ligaturé à une extrémité, puis 200 μl de tampon de lavage sont introduits par l'autre extrémité. Après ligature de cette dernière, et par pression légère le long de l'intestin, le tampon est transféré plusieurs fois d'une extrémité à l'autre. Le contenu intestinal est récupéré, centrifugé (10 min, 16000 g) et le surnageant est conservé à - 20°C.- Intestinal contents: the entire intestine is ligated at one end, then 200 μl of washing buffer are introduced through the other end. After ligation of the latter, and by light pressure along the intestine, the buffer is transferred several times from one end to the other. The intestinal contents are collected, centrifuged (10 min, 16,000 g) and the supernatant is stored at -20 ° C.
- Fécès : ils sont écrasés dans le tampon de lavage (200 μl/100 mg fécès) puis centrifugés pendant 10 min à 16000 g. Le surnageant est conservé à - 20°C.- Feces: they are crushed in the washing buffer (200 μl / 100 mg faeces) and then centrifuged for 10 min at 16,000 g. The supernatant is stored at -20 ° C.
Des dilutions sérielles des différents échantillons à tester sont réalisées dans du tampon anticorps et réparties à raison de 100 μl/puits sur les plaques ELISA recouvertes soit avec l'antigène ClpG (Iμg) , soit avec la toxine STa (kit E. coli ST EIA) pour détecter respectivement les anticorps anti-ClpG et les anticorps anti-STa. Les complexes antigènes-anticorps sont détectés selon la procédure dite "classique" décrite au paragraphe 9 ci-dessus, après incubation des plaques avec des immunoglobulines de chèvre anti-IgG de lapin ou anti-Ig(A ou G) de souris (Nordic Immunological Laboratories) couplées à la péroxydase. Les titres anticorps, exprimés en log10 de l'inverse de la dilution, sont calculés à partir des valeurs d'absorbance lues à 405 nm déduites des valeurs obtenues après immunisation des animaux soit avec les bactéries DH5α (pDSPH524) vivantes, soit avec le surnageant correspondant.Serial dilutions of the different samples to be tested are made in buffer antibodies and distributed at a rate of 100 μl / well on the ELISA plates coated either with the ClpG antigen (Iμg) or with the STa toxin (kit E. coli ST EIA) to detect the anti-ClpG antibodies and the anti antibodies respectively Sta. The antigen-antibody complexes are detected according to the so-called "classic" procedure described in paragraph 9 above, after incubation of the plates with goat anti-rabbit IgG or anti-mouse Ig (A or G) goat immunoglobulins (Nordic Immunological Laboratories) coupled with peroxidase. The antibody titers, expressed in log 10 of the inverse of the dilution, are calculated from the absorbance values read at 405 nm deduced from the values obtained after immunization of the animals either with live DH5α bacteria (pDSPH524), or with the corresponding supernatant.
17) Test de neutralisation.17) Neutralization test.
Chaque sérum immun est incubé pendant 18 h àEach immune serum is incubated for 18 h at
4°C en présence, soit de la toxine STp purifiée (Calbiochem) , soit des hybrides ClpG-STh (surnageants) , soit des bactéries vivantes E. coli B41 productrices de4 ° C in the presence of either purified STp toxin (Calbiochem), or ClpG-STh hybrids (supernatants), or live E. coli B41 bacteria producing
STp. Puis 100 μl du mélange sont administrés intragastriquement à des souriceaux nouveau-nés âgés de 3 jours. Après 3 h d'incubation, le rapport poids intestin/poids carcasse est alors calculé (cf. Matériel et Méthodes, § 11) . Des anticorps anti-STa décrits dans la littérature comme étant neutralisants ont été utilisés comme témoins positifs . Ces anticorps sont : les anticorps polyclonaux G108-8 et G104-6 et les anticorps monoclonaux ST1-.3, ST:G8 et 11C.Please. Then 100 μl of the mixture are administered intragastrically to newborn mice 3 days old. After 3 h of incubation, the intestine weight / carcass weight ratio is then calculated (see Equipment and Methods, § 11). Anti-STa antibodies described in the literature as being neutralizing were used as positive controls. These antibodies are: the polyclonal antibodies G108-8 and G104-6 and the monoclonal antibodies ST1-.3, ST: G8 and 11C.
B - RESULTATS .B - RESULTS.
I - Construction et caractérisation des hybrides ClpG-STh.I - Construction and characterization of ClpG-STh hybrids.
1) Choix des régions et insertion de STh dans ClpG.1) Choice of regions and insertion of STh into ClpG.
Des travaux récents ont prouvé que certaines régions de la sous-unité majeure ClpG pouvaient être modifiées sans que cela nuise à la biogénèse du polymère CS31A. Ainsi, des épitopes de nature et de tailles différentes, fusionnés à l'extrémité NH2-terminale ou insérés dans la région centrale variable V3 de ClpG (acides aminés 186 à 221) , sont exposés à la surface de la bactérie. Ces sites ont donc été choisis pour introduire 1' entérotoxine STh dans ClpG. L'extrémité C-terminale de ClpG nous a également paru intéressante car de nombreux travaux ont montré que le blocage de l'extrémité C- terminale de STa pouvait être dommageable à la fois pour la sécrétion et 1 'antigénicité des hybrides.Recent work has shown that certain regions of the major ClpG subunit can be modified without harming the biogenesis of the polymer CS31A. Thus, epitopes of different types and sizes, fused at the NH 2 -terminal end or inserted into the variable central region V3 of ClpG (amino acids 186 to 221), are exposed on the surface of the bacteria. These sites were therefore chosen to introduce the STh enterotoxin into ClpG. The C-terminal end of ClpG also appeared interesting to us because numerous works have shown that blocking of the C-end STa terminal could be damaging for both secretion and antigenicity of hybrids.
Il a été fait le choix d'insérer différents "linkers" entre ClpG et STh pour avoir le maximum de chance d'obtenir des protéines hybrides qui soient exprimées et sécrétées à la surface bactérienne. En effet, différentes études ont montré que l'introduction de certains acides aminés, en particulier des résidus prolines, entre STa et la protéine porteuse augmentait la flexibilité et l'accessibilité de STa dans la molécule hybride.It has been chosen to insert different "linkers" between ClpG and STh to have the maximum chance of obtaining hybrid proteins which are expressed and secreted on the bacterial surface. Indeed, various studies have shown that the introduction of certain amino acids, in particular proline residues, between STa and the carrier protein increases the flexibility and accessibility of STa in the hybrid molecule.
Les plasmides et oligonucléotides utilisés dans ce travail sont présentés respectivement, dans les tableaux 2 et 3 et les différentes constructions décrites en détail ci-dessous sont schématisées dans la figure 1. La figure 1 représente la structure des protéines de fusion ClpG-STh. Dans la figure 1, les acides aminés sont numérotés à partir de 1 ' extrémité N-terminale de la protéine mature ClpG. Les séquences nucléotidiques et peptidiques relatives à ClpG sont en caractères gras . La portion STh de la protéine de fusion est représentée par un cadre coloré : ST15 ( YCCELCCNPACTGCY) , ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) et ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspondent respectivement aux 15, 16 et 19 derniers acides aminés de la toxine mature STh. Les sites de restriction sont soulignés et ceux perdus après clonage sont entre parenthèses. Les astérisques dénotent les sites de restriction créés par mutagénèse dirigée. La flèche verticale représente le site de clivage par la peptidase signal. La séquence nucléotidique de clpG est schématisée par un cadre et les vecteurs de clonage par un autre cadre .The plasmids and oligonucleotides used in this work are presented respectively in Tables 2 and 3 and the various constructions described in detail below are shown diagrammatically in FIG. 1. FIG. 1 represents the structure of the fusion proteins ClpG-STh. In Figure 1, the amino acids are numbered from the N-terminus of the mature protein ClpG. The nucleotide and peptide sequences relating to ClpG are in bold characters. The STh portion of the fusion protein is represented by a colored frame: ST15 (YCCELCCNPACTGCY), ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) and ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspond respectively to the last 15, 16 and 19 amino acids of the mature toxin STh. Restriction sites are underlined and those lost after cloning are in parentheses. The asterisks denote the restriction sites created by site-directed mutagenesis. The vertical arrow represents the signal peptidase cleavage site. The nucleotide sequence of clpG is shown diagrammatically by one frame and the cloning vectors by another frame.
Pour assurer une meilleure flexibilité de l'hybride au niveau de la jointure ClpG-STh, la toxine STh a été insérée à l'extrémité N-terminale de ClpG et séparée de la protéine porteuse par un "linker" de 6 acides aminés (PADPHA) . Ainsi, le plasmide pSTN24 a été obtenu par insertion, dans le site Sp h l de pHPC0838, de 1 ' oligonucléotide double brin Sth72N5/Sth72N3. Ce duplex code pour les quinze derniers acides aminés de 1' entérotoxine STh. Après clonage, seul le site Sphl en 5' est préservé. Le site de clivage initial (AHA:WT) du peptide signal a été converti en un site (AHA:AD) plus fréquemment présent chez E. coli .To ensure better flexibility of the hybrid at the ClpG-STh join, the STh toxin was inserted at the N-terminal end of ClpG and separated from the carrier protein by a "linker" of 6 amino acids (PADPHA ). Thus, the plasmid pSTN24 was obtained by insertion, into the Sp h 1 site of pHPC0838, of the double stranded oligonucleotide Sth72N5 / Sth72N3. This duplex codes for the last fifteen amino acids of the STh enterotoxin. After cloning, only the 5 'Sphl site is preserved. The initial cleavage site (AHA: WT) of the signal peptide was converted into a site (AHA: AD) more frequently present in E. coli.
Pour les mêmes raisons que celles explicitées au-dessus, un "linker" contenant deux prolines et une glycine (NPDNPG) a été placé entre ClpG et STh. Le plasmide pSTC22 a alors été réalisé par clonage de 1 ' oligonucléotide double brin Sth69C5/Sth73C3 codant pour les 16 derniers acides aminés de STh entre les sites Hpal et Xbal de pHPC0838. Le site Xbal a été perdu lors du clonage. La toxine STh est ainsi introduite après le résidu Tyr256 de ClpG. Afin de confirmer l'importance d'un tel " linker " entre la protéine porteuse et la toxine STa dans la sécrétion et 1 ' antigénicité de l'hybride, le plasmide pSTCDl7 a été réalisé par délétion du fragment Hpal/Smal de pSTC22. Dans ce cas, ClpG et STh ne sont plus séparées que par un résidu glycine .For the same reasons as those explained above, a "linker" containing two prolines and a glycine (NPDNPG) was placed between ClpG and STh. The plasmid pSTC22 was then produced by cloning of the double-stranded oligonucleotide Sth69C5 / Sth73C3 coding for the last 16 amino acids of STh between the Hpal and Xbal sites of pHPC0838. The Xbal site was lost during cloning. The STh toxin is thus introduced after the Tyr 256 residue of ClpG. In order to confirm the importance of such a "linker" between the carrier protein and the toxin STa in the secretion and the antigenicity of the hybrid, the plasmid pSTCD17 was produced by deletion of the Hpal / Smal fragment of pSTC22. In this case, ClpG and STh are no longer separated except by a glycine residue.
Il a été considéré que le choix du peptide comprenant les acides aminés 46 à 56 (NKSGPESMNSS) de la pro-STh naturelle comme jonction entre ClpG et STh pouvait représenter la meilleure articulation pour favoriser un repliement conformationnel proche de celui de la toxine libre. Pour cela, le plasmide pProSTC28 a été obtenu en insérant entre les sites Hpal et Smal de pSTC22 un oligonucléotide double brin (Sth33PC5/Sth33PC3 ) codant pour les acides aminés 46 à 53 (NKSGPESM) de la protéine Pro- STa3 suivis des trois premiers acides aminés (NSS) de la toxine STh mature. Un résidu glycine sépare le tripeptide NSS et le reste de la séquence STh.It was considered that the choice of the peptide comprising amino acids 46 to 56 (NKSGPESMNSS) of natural pro-STh as a junction between ClpG and STh could represent the best joint to promote conformational folding close to that of the free toxin. For this, the plasmid pProSTC28 was obtained by inserting between the Hpal and Smal sites of pSTC22 a double-stranded oligonucleotide (Sth33PC5 / Sth33PC3) coding for amino acids 46 to 53 (NKSGPESM) of the protein Pro-STa 3 followed by the first three amino acids (NSS) of the mature STh toxin. A glycine residue separates the tripeptide NSS and the rest of the STh sequence.
STh a également été introduite dans la région centrale variable V3 de la protéine ClpG. Pour cela, le plasmide pSTVIOS a été créé par insertion de 1' oligonucléotide de synthèse double brin Sth69V3 /Sth69V5 , codant pour la toxine mature STh entière, dans le site S el de pSXIOS. Un autre type d'insertion dans V3 , représenté par le plasmide pSTVD41, a été obtenu par délétion du fragment BazπHI/BglII de pSTVIOS codant pour les acides aminés 204 à 215 de ClpG (Figure 1) .STh was also introduced into the variable central region V3 of the ClpG protein. For this, the plasmid pSTVIOS was created by insertion of the synthetic double-stranded oligonucleotide Sth69V3 / Sth69V5, coding for the mature whole STh toxin, in the S el site of pSXIOS. Another type of insertion into V3, represented by the plasmid pSTVD41, was obtained by deletion of the BazπHI / BglII fragment of pSTVIOS coding for amino acids 204 to 215 of ClpG (Figure 1).
Six hybrides différents comprenant une séquence étrangère de 17 à 28 acides aminés ont été ainsi génétiquement construits. Une chimère possède STh à l'extrémité N-terminale de ClpG, deux chimères possèdent STh dans la région centrale V3 , et trois autres, à l'extrémité C-terminale.Six different hybrids comprising a foreign sequence of 17 to 28 amino acids were thus genetically constructed. One chimera has STh at the N-terminus of ClpG, two chimeras have STh in the central region V3, and three others, at the C-terminus.
Pour pallier une éventuelle instabilité ou toxicité des constructions génétiques dues à un niveau d'expression trop élevé lié au nombre de copies multiples des plasmides, il a été essayé de réintroduire dans l'operon clp porté par le plasmide pEH524 les gènes de fusion clpG-sth à la place du gène clpG sauvage. La figure 2 représente le sous clonage des différents gènes de fusion de l'operon clp . Dans la figure 2, les blocs représentent les différents gènes de l'operon clp contenus dans le fragment HindlII/BcoRI de 8,5 kb. La partie noircie de chaque bloc désigne la séquence signal. La flèche horizontale indique le sens de la transcription. Les noms des gènes sont indiqués en dessous de chaque bloc. Le gène clpG a été remplacé dans 1 ' opéron clp par les différents gènes de fusion provenant des plasmides pSTN24 (1), pSTC22 (2), pProSTC28 (3) et pSTVD41 (4). Ainsi, les plasmides pEHSTN24 et pEHSTC22 ont été obtenus en remplaçant le fragment Swal /Hpal de pEH524 respectivement par les fragments __7coRV/_3cI136II de pSTN24 et pSTC22. Les plasmides pEHProSTC28 et pEHSTVD41 ont été construits en substituant le fragment Muni /Hpal de pEH524 respectivement par les fragments Mi.nI/.Ecll3611 de pProSTC28 et pSTVD41. De nombreuses tentatives pour placer les gènes de fusion portés par pSTC17 et pSTVIOS dans l'operon clp sont restées vaines. Par conséquent, ces deux plasmides ont été les seuls à être transcomplémentés avec le plasmide PDSPH524 (Tableau 2) .To overcome a possible instability or toxicity of the genetic constructs due to a too high level of expression linked to the number of multiple copies of the plasmids, it has been tried to reintroduce into the clp operon carried by the plasmid pEH524 the fusion genes clpG- sth in place of the wild-type clpG gene. FIG. 2 represents the subcloning of the different fusion genes of the clp operon. In FIG. 2, the blocks represent the different genes of the clp operon contained in the 8.5 kb HindIII / BcoRI fragment. The blackened part of each block indicates the signal sequence. The horizontal arrow indicates the direction of the transcription. The names of the genes are indicated below each block. The clpG gene has been replaced in the clp operon by the various fusion genes originating from the plasmids pSTN24 (1), pSTC22 (2), pProSTC28 (3) and pSTVD41 (4). Thus, the plasmids pEHSTN24 and pEHSTC22 were obtained by replacing the Swal / Hpal fragment of pEH524 respectively by the fragments __7coRV / _3cI136II of pSTN24 and pSTC22. The plasmids pEHProSTC28 and pEHSTVD41 were constructed by substituting the Muni / Hpal fragment of pEH524 respectively by the Mi.nI/.Ecll3611 fragments of pProSTC28 and pSTVD41. Numerous attempts to place the fusion genes carried by pSTC17 and pSTVIOS in the clp operon have been unsuccessful. Consequently, these two plasmids were the only ones to be transcomplemented with the plasmid PDSPH524 (Table 2).
Toutes les constructions génétiques ont été vérifiées par sequençage après purification des ADN recombinants .All the genetic constructs were verified by sequencing after purification of the recombinant DNAs.
2 ) Détection des hybrides dans le milieu extracellulaire .2) Detection of hybrids in the extracellular medium.
La présence des protéines hybrides dans le milieu extracellulaire a été étudiée à partir de surnageants issus de cultures en milieu solide ou liquide des bactéries DH5α recombinantes hébergeant les plasmides présentés dans le tableau 2.The presence of the hybrid proteins in the extracellular medium was studied using supernatants derived from cultures in solid or liquid medium of the recombinant DH5α bacteria harboring the plasmids presented in table 2.
La figure 3 représente l'analyse réalisée par "Western" immunomarquage en conditions dénaturantes (SDS- PAGE), en utilisant l'antisérum anti-ClpG (Figure 3A et B) et différents anticorps monoclonaux (11C, 20C1) dirigés contre la toxine STa (Figure 3C et D) .FIG. 3 represents the analysis carried out by "Western" immunostaining under denaturing conditions (SDS-PAGE), using the anti-ClpG antiserum (FIG. 3A and B) and different monoclonal antibodies (11C, 20C1) directed against the STa toxin (Figure 3C and D).
L ' antigénicité des protéines de fusion a été analysée à partir des surnageants des bactéries DH5α recombinantes cultivées en milieu liquide (A) ou gélose (B, C, D) . Les surnageants de culture liquide sont concentrés dix fois (A) et le surnageant des bactéries DH5 (pEH524) obtenu sur milieu gélose est dilué cinq fois (B piste 1) . L ' immunodetection est réalisée après migration sur gel de polyacrylamide à 15 % en conditions dénaturantes soit avec l'anticorps polyclonal anti-ClpG (A, B) soit avec les anticorps monoclonaux anti-STa 11C (C) ou 20C1 (D) . Dans ces derniers cas (C,D), la réaction colorimétrique est amplifiée à l'aide d'un anticorps secondaire couplé à la biotine qui est reconnue par la streptavidine conjuguée à la péroxydase. La flèche horizontale indique la position de la protéine ClpG (~ 29 kDa) .The antigenicity of the fusion proteins was analyzed from the supernatants of the recombinant DH5α bacteria cultivated in liquid medium (A) or agar (B, C, D). The liquid culture supernatants are concentrated ten times (A) and the supernatant of the DH5 bacteria (pEH524) obtained on agar medium is diluted five times (B lane 1). Immunodetection is carried out after migration on 15% polyacrylamide gel under denaturing conditions either with the anti-ClpG polyclonal antibody (A, B) or with the anti-STa 11C (C) or 20C1 (D) monoclonal antibodies. In the latter cases (C, D), the colorimetric reaction is amplified using a secondary antibody coupled to biotin which is recognized by streptavidin conjugated to peroxidase. The horizontal arrow indicates the position of the ClpG protein (~ 29 kDa).
Les profils électrophorétiques des protéines issues de cultures sur milieu gélose (Figure 3B) ou liquide (Figure 3A) sont identiques. Cependant, la comparaison de la production d'hybrides dans différentes conditions de culture montre que, pour un même volume de surnageant, la quantité de protéines recombinantes recueillies en conditions de cultures liquides (Figure 3A) est plus faible qu'en conditions de cultures sur milieu gélose (Figure 3B) . Par conséquent, les surnageants obtenus à partir de cultures sur milieu gélose ont donc été préferentiellement utilisés pour la suite de cette étude.The electrophoretic profiles of the proteins obtained from cultures on agar (Figure 3B) or liquid (Figure 3A) medium are identical. However, the comparison of the production of hybrids under different culture conditions shows that, for the same volume of supernatant, the quantity of recombinant proteins collected under liquid culture conditions (FIG. 3A) is lower than under culture conditions on agar medium (Figure 3B). Consequently, the supernatants obtained from cultures on agar medium were therefore preferably used for the rest of this study.
Toutes les protéines chimères possédant STh insérée à l'extrémité N-terminale (Figure 3B, piste 2) ou C-terminale (Figure 3B, piste 3 à 5) de la protéine ClpG, sont sécrétées dans le milieu extracellulaire. Les hybrides exprimés par pEHSTN24 (piste 2) et pEHSTC22 (piste 3) migrent sous forme d'une seule protéine de masse moléculaire supérieure à celle de ClpG (environ 29 kDa, piste 1) , résultant, probablement, de la présence de STh. Par contre, le profil électrophorétique des constructions pEHProSTC28 (piste 4) et [pSTC17 + pDSPH524] (piste 5) montre deux bandes réagissant avec l'antiserum anti-ClpG (Figure 3B) . La bande supérieure correspondrait à l'hybride entier alors que la bande inférieure, située au niveau de la sous-unité ClpG native, représenterait un dérivé clivé des hybrides (Figure 3A et B, pistes 4 et 5) . Il n'a pas été observé d'hybrides correspondant aux insertions de STh dans deux sites (acides aminés 202-204 et 204-215) de la région centrale variable V3 de ClpG ([pSTVl0S+pDSPH52 ] et pEHSTVD41) ce qui indique que ces deux sites ne sont pas compatibles avec la production et/ou la sécrétion des hybrides (pas montré) . Pour cette raison, ces constructions n'ont pas fait l'objet d'autres études au cours de ce travail .All chimeric proteins having STh inserted at the N-terminal (Figure 3B, lane 2) or C-terminal (Figure 3B, lane 3 to 5) end of the ClpG protein, are secreted into the extracellular medium. The hybrids expressed by pEHSTN24 (lane 2) and pEHSTC22 (lane 3) migrate in the form of a single protein with a molecular mass higher than that of ClpG (approximately 29 kDa, lane 1), probably resulting from the presence of STh. In contrast, the electrophoretic profile of the constructions pEHProSTC28 (lane 4) and [pSTC17 + pDSPH524] (lane 5) shows two bands reacting with the anti-ClpG antiserum (FIG. 3B). The upper band would correspond to the entire hybrid while the lower band, located at the level of the native ClpG subunit, would represent a cleaved derivative of the hybrids (FIG. 3A and B, lanes 4 and 5). No hybrids corresponding to STh insertions were observed in two sites (amino acids 202-204 and 204-215) of the variable central region V3 of ClpG ([pSTVl0S + pDSPH52] and pEHSTVD41) which indicates that these two sites are not compatible with the production and / or secretion of the hybrids (not shown). For this reason, these constructions have not been the subject of other studies during this work.
Les surnageants ont ensuite été testés pour leur réactivité envers les anticorps monoclonaux 11C et 20C1 dirigés contre la toxine STa (Figure 3C et D) . L'hybride exprimé par pEHSTN24 (piste 2) ne réagit avec aucun de ces anticorps ce qui suggère une faible accessibilité de STh à ces anticorps probablement suite à un changement de conformation de la toxine après fusion avec la protéine porteuse. Au contraire, la protéine codée par pEHSTC22 (piste 3) et la protéine non clivée exprimée par pEHProSTC28 (piste 4) sont reconnues par les deux anticorps anti-STa. Par contre, le produit de dégradation de pEHProSTC28 (piste 4) n'est pas détecté avec les anticorps anti-STa ce qui laisse supposer qu'une partie de l'hybride codé par ce plasmide est clivée du côté C- terminal de ClpG libérant ainsi la portion STh. Par contre, les deux protéines exprimées par [pSTC17+pDSPH524] réagissent avec les deux anticorps anti-STa (piste 5) . Le clivage de cet hybride pourrait donc se produire dans la région N-terminale de ClpG. Les protéines non clivées exprimées par pEHSTC22, pEHProSTC28 et [pSTC17+pDSPH524] représentent donc les hybrides entiers puisqu'elles sont reconnues à la fois par les anticorps anti-ClpG et par les anticorps anti-STa. La figure 4 rapporte la présence des hybrides dans les surnageants de culture déterminée par ELISA "double sandwich" . Les hybrides dans les surnageants de cultures réalisées sur milieu gélose sont détectés à l'aide des anticorps anti-ClpG et 11C dirigés respectivement contre les portions ClpG et STh de l'hybride. Le surnageant DH5α (pEH524) contenant du ClpG mais pas de toxine STh est utilisé comme témoin négatif et permet de mesurer les réactions aspécifiques . Dans un premier temps, les protéines recombinantes sont fixées par la portion STh de l'hybride aux anticorps anti-HC de souris fixés sur la plaque de microtitration. La partie ClpG libre de l'hybride est alors reconnue par l'antiserum de lapin anti-ClpG utilisé comme anticorps secondaire. La présence des hybrides ClpG-STh dans les échantillons est détectée après l'addition d'un antisérum de chèvre anti-IgG de lapin couplé à la péroxydase. Les résultats montrent la présence des protéines recombinantes dans tous les surnageants puisqu'elles sont reconnues à la fois par les anticorps anti-STa et anti-ClpG. Ces résultats confirment ceux observés par "Western" immunomarquage (Figure 3) et prouvent que le manque de réactivité de l'hybride exprimé par pEHSTN24 vis-à-vis des anticorps monoclonaux 11C et 20C1 (Figure 3) n'est pas dû à l'absence de la portion STh. En effet, ces hybrides sont détectés par ELISA dans les échantillons peu dilués ce qui suggère une faible affinité des anticorps pour la protéine.The supernatants were then tested for their reactivity towards the 11C and 20C1 monoclonal antibodies directed against the STa toxin (FIG. 3C and D). The hybrid expressed by pEHSTN24 (lane 2) does not react with any of these antibodies, which suggests a poor accessibility of STh to these antibodies, probably following a change in conformation of the toxin after fusion with the carrier protein. On the contrary, the protein coded by pEHSTC22 (lane 3) and the uncleaved protein expressed by pEHProSTC28 (lane 4) are recognized by the two anti-STa antibodies. On the other hand, the degradation product of pEHProSTC28 (lane 4) is not detected with the anti-STa antibodies, which suggests that part of the hybrid encoded by this plasmid is cleaved on the C-terminal side of ClpG releasing thus the STh portion. On the other hand, the two proteins expressed by [pSTC17 + pDSPH524] react with the two anti-STa antibodies (lane 5). Cleavage of this hybrid could therefore occur in the N-terminal region of ClpG. The non-cleaved proteins expressed by pEHSTC22, pEHProSTC28 and [pSTC17 + pDSPH524] therefore represent the whole hybrids since they are recognized both by anti-ClpG antibodies and by anti-STa antibodies. FIG. 4 reports the presence of the hybrids in the culture supernatants determined by “double sandwich” ELISA. The hybrids in the culture supernatants produced on agar medium are detected using anti-ClpG and 11C antibodies directed respectively against the ClpG and STh portions of the hybrid. The supernatant DH5α (pEH524) containing ClpG but no STh toxin is used as a negative control and makes it possible to measure the aspecific reactions. Initially, the recombinant proteins are fixed by the STh portion of the hybrid to the anti-HC antibodies of mice fixed on the microtitration plate. The free ClpG part of the hybrid is then recognized by the anti-ClpG rabbit antiserum used as secondary antibody. The presence of the ClpG-STh hybrids in the samples is detected after the addition of a goat anti-rabbit IgG antiserum coupled with peroxidase. The results show the presence of the recombinant proteins in all the supernatants since they are recognized by both anti-STa and anti-ClpG antibodies. These results confirm those observed by "Western" immunostaining (FIG. 3) and prove that the lack of reactivity of the hybrid expressed by pEHSTN24 with respect to the 11C and 20C1 monoclonal antibodies (FIG. 3) is not due to the absence of the STh portion. In fact, these hybrids are detected by ELISA in the diluted samples, which suggests a low affinity of the antibodies for the protein.
La présence des protéines recombinantes dans les surnageants pourrait résulter d'une lyse des bactéries. Pour s'assurer que cela n'était pas le cas, nous avons mesuré l'activité β-galactosidase dans les surnageants de cultures et les lysats de E. coli DH5α hébergeant à la fois le vecteur pSK+ exprimant la β-galactosidase et l'un des plasmides recombinants dérivés de pEH524. L'activité β- galactosidase était surtout associée aux lysats cellulaires et négligeable dans les surnageants.The presence of recombinant proteins in the supernatants could result from lysis of the bacteria. To ensure that this was not the case, we measured the β-galactosidase activity in the culture supernatants and the E. coli DH5α lysates hosting both the pSK + vector expressing β-galactosidase and the 'one of the recombinant plasmids derived from pEH524. Β-galactosidase activity was mainly associated with cell lysates and negligible in the supernatants.
L'ensemble de ces résultats met en évidence la grande permissivité des extrémités N- et C-terminales de la protéine ClpG pour l'expression et la sécrétion de STh dans le milieu extracellulaire. A l'inverse, aucune protéine recombinante n'a pu être détectée dans les surnageants de culture correspondant à des constructions possédant une molécule ST dans la région interne V3 de ClpG. Ces données suggèrent que STh fusionnée à ClpG doit avoir une de ses extrémités libre pour être sécrétée dans le milieu extracellulaire. Par conséquent, les constructions non permissives n'ont pas été utilisées pour la suite du travail. Ces résultats montrent aussi que le couplage de la toxine en C-terminal de ClpG permet de conserver 1 ' antigénicité de STh dans son nouvel environnement moléculaire et ceci indépendamment du "linker" placé entre ClpG et STh. Par contre, bien que la fusion de STh à l'extrémité N-terminale de ClpG n'affecte pas la sécrétion de l'hybride, elle diminue ses propriétés antigéniques .All of these results demonstrate the high permissivity of the N- and C-terminal ends of the ClpG protein for the expression and secretion of STh in the extracellular medium. Conversely, no recombinant protein could be detected in the culture supernatants corresponding to constructs having an ST molecule in the internal region V3 of ClpG. These data suggest that STh fused to ClpG must have one of its free ends to be secreted into the extracellular medium. Consequently, the non-permissive constructions were not used for the rest of the work. These results also show that the coupling of the toxin to the C-terminal of ClpG makes it possible to conserve The antigenicity of STh in its new molecular environment and this independently of the "linker" placed between ClpG and STh. On the other hand, although the fusion of STh at the N-terminal end of ClpG does not affect the secretion of the hybrid, it decreases its antigenic properties.
3 ) Quantification des hybrides.3) Quantification of hybrids.
Dans un premier temps, la quantification des hybrides a été réalisée par ELISA sur des plaques de microtitration recouvertes avec l'antiserum anti-ClpG. La figure 5 rapporte la quantification par ELISA des protéines de fusion à partir de leur portion ClpG :First, the quantification of the hybrids was carried out by ELISA on microtiter plates covered with the anti-ClpG antiserum. FIG. 5 reports the quantification by ELISA of the fusion proteins from their ClpG portion:
- 5A : La quantité d'hybrides présents dans chaque surnageant est estimée par référence à la courbe étalon représentant l'absorbance à 405 nm (A405nm) en fonction de différentes concentrations de ClpG. En incrustation : concentration et production de ClpG. La numération des bactéries est déterminée sur géloses sélectives MacConkey lactose contenant les antibiotiques appropriés.- 5A: The quantity of hybrids present in each supernatant is estimated by reference to the standard curve representing the absorbance at 405 nm (A405nm) as a function of different concentrations of ClpG. Inlay: concentration and production of ClpG. The bacteria count is determined on MacConkey lactose selective agars containing the appropriate antibiotics.
- 5B : Les surnageants proviennent des cultures sur milieu gélose à partir de la souche DH5α hébergeant les plasmides indiqués.- 5B: The supernatants come from cultures on agar medium from the strain DH5α hosting the plasmids indicated.
La figure 6 rapporte la quantification par ELISA des protéines de fusion à partir de leur portion STh. - 6A : La quantité d'hybrides présents dans chaque surnageant est estimée par référence à la courbe étalon représentant l'absorbance à 490 nm (A490nm) en fonction de différentes concentrations de toxine STa purifiée (Calbiochem). Seules les A490nm comprises entre 0,2 et 1,2 permettent la quantification de la toxine. En incrustation : concentration et production de STa. La numération des bactéries est déterminée sur géloses sélectives MacConkey lactose contenant les antibiotiques appropriés. La souche B41 est utilisée comme souche de référence productrice de la toxine STp naturelle, na, non applicable : dénote un manque d'affinité des anticorps anti-ST.FIG. 6 reports the quantification by ELISA of the fusion proteins from their STh portion. - 6A: The quantity of hybrids present in each supernatant is estimated by reference to the standard curve representing the absorbance at 490 nm (A490nm) as a function of different concentrations of purified STa toxin (Calbiochem). Only A490nm between 0.2 and 1.2 allow quantification of the toxin. Inlay: concentration and production of STa. The bacteria count is determined on MacConkey lactose selective agars containing the appropriate antibiotics. The B41 strain is used as a reference strain producing the natural STp toxin, na, not applicable: indicates a lack of affinity of anti-ST antibodies.
- 6B : Les surnageants sont issus de cultures en milieu gélose de la souche DH5α hébergeant les plasmides indiqués . La quantité de toxine STa présente dans l'échantillon est inversement proportionnelle à l'absorbance à 490 nm.- 6B: The supernatants are from cultures in agar medium of the strain DH5α harboring the plasmids indicated. The amount of STa toxin present in the sample is inversely proportional to the absorbance at 490 nm.
Les mesures d'absorbance à 405 nm (A405nm) de différents dépôts contenant des quantités connues de ClpG ont permis d'établir une courbe étalon (Figure 5A) . Par référence à cette courbe, la valeur de A405rraι correspondant aux échantillons non dilués (Figure 5B) a permis d'exprimer la quantité d'hybrides présents dans les surnageants en μg/ml et en μg/1010 bactéries (Figure 5A) . La mesure enregistrée avec le surnageant non dilué de la souche DH5αThe absorbance measurements at 405 nm (A 405nm ) of different deposits containing known amounts of ClpG made it possible to establish a standard curve (FIG. 5A). With reference to this curve, the value of A 405rraι corresponding to the undiluted samples (Figure 5B) made it possible to express the amount of hybrids present in the supernatants in μg / ml and in μg / 10 10 bacteria (Figure 5A). Measurement recorded with the undiluted supernatant of the strain DH5α
(pDSPH524) (témoin négatif) permet d'évaluer les réactions non spécifiques. Cette valeur est déduite des valeurs obtenues pour les différents échantillons testés. Ces données indiquent que la quantité de ClpG produite par les bactéries recombinantes apparaît beaucoup plus faible (10 à(pDSPH524) (negative control) makes it possible to evaluate the non-specific reactions. This value is deduced from the values obtained for the different samples tested. These data indicate that the amount of ClpG produced by the recombinant bacteria appears much lower (10 to
200 fois moins) que la quantité de ClpG produite par DH5α200 times less) than the amount of ClpG produced by DH5α
(pEH524) . Ceci est d'autant plus vrai que certaines valeurs obtenues sont probablement surestimées du fait du clivage des hybrides (Figure 3) . Ainsi, la fusion de STh à la sous- unité ClpG diminue la production et/ou la sécrétion de ClpG.(pEH524). This is all the more true since certain values obtained are probably overestimated due to the cleavage of the hybrids (Figure 3). Thus, the fusion of STh to the ClpG subunit decreases the production and / or the secretion of ClpG.
Dans un deuxième temps, la quantification des hybrides a été réalisée par compétition, pour une quantité donnée d'un anticorps anti-STa, entre la toxine STa fixée sur la plaque de microtitration (kit E. coli ST EIA, Oxoid) et la toxine STa présente dans l'échantillon à tester. Par conséquent, plus la quantité de toxine STa est élevée, plus elle fixera les anticorps anti-STa qui, de ce fait, ne peuvent plus interagir avec la STa fixée sur la plaque ELISA. La réaction colorimétrique liée à la quantité d'anticorps anti-STa fixés sur la plaque de microtitration est alors faible. Inversement, une forte valeur de l'absorbance à 490 nm (A490nm) est représentative d'une faible quantité de toxine présente dans l'échantillon. Des quantités connues de toxine STp purifiée (Calbiochem) ont été utilisées pour établir une courbe étalon (Figure 5A) . Des valeurs de l'absorbance à 490 nm supérieures ou égales à 1,2 indiquent soit l'absence de STh (et par conséquent des hybrides ClpG-STh) soit le manque d'affinité de la partie STh vis-à-vis des anticorps anti-STa. Les valeurs des A490nm, obtenues avec différentes dilutions de surnageants contenant les hybrides, sont représentées sur la figure 6B . Seules les A490rm obtenues avec le surnageant de DH5 (pEHSTN24) restent invariablement élevées indépendamment de la dilution de l'échantillon. Ce manque de réactivité traduit un manque d'affinité des anticorps anti-STa plutôt qu'une absence de l'hybride dans le surnageant puisqu'on observe une réponse positive en "Western" immunomarquage (Figure 3) et en ELISA (Figure 4) .In a second step, the quantification of the hybrids was carried out by competition, for a given quantity of an anti-STa antibody, between the STa toxin fixed on the microtitration plate (kit E. coli ST EIA, Oxoid) and the toxin STa present in the sample to be tested. Consequently, the higher the amount of STa toxin, the more it will bind anti-STa antibodies which, therefore, can no longer interact with the STa fixed on the ELISA plate. The colorimetric reaction linked to the quantity of anti-STa antibodies fixed on the microtiter plate is then weak. Conversely, a high absorbance value at 490 nm (A 490nm ) is representative of a small amount of toxin present in the sample. of the known amounts of purified STp toxin (Calbiochem) were used to establish a standard curve (Figure 5A). Absorbance values at 490 nm greater than or equal to 1.2 indicate either the absence of STh (and therefore ClpG-STh hybrids) or the lack of affinity of the STh part towards antibodies. anti-STa. The values of A 490nm , obtained with different dilutions of supernatants containing the hybrids, are shown in FIG. 6B. Only the A 490rm obtained with the DH5 supernatant (pEHSTN24) invariably remain high regardless of the dilution of the sample. This lack of reactivity reflects a lack of affinity of the anti-STa antibodies rather than an absence of the hybrid in the supernatant since a positive response in “Western” immunostaining (FIG. 3) and in ELISA (FIG. 4) is observed. .
La technique de quantification sur des plaques ELISA recouvertes par la toxine STa semble plus fiable et plus représentative de la quantité réelle d'hybrides sécrétés. En effet, la toxine STa est une petite molécule très résistante à différentes protéases et donc peu sujette à une coupure protéolytique . Par conséquent, le nombre de molécules de toxine STa détectées est directement proportionnel au nombre de molécules d'hybrides exportées dans le milieu extracellulaire, même si un clivage dans la partie ClpG de l'hybride survient après la sécrétion. Néanmoins, comme cela a été montré précédemment (Figures 3, 4 et 6), l'existence d'une différence d'affinité de la portion STh des hybrides vis-à-vis de l'anticorps monoclonal anti-STa utilisé ne peut être exclue. Si l'on considère les valeurs ainsi obtenues, nous pouvons constater que seul l'hybride exprimé par [pSTC17+pDSPH524] est sécrété en quantité plus faible que la toxine produite par la souche sauvage B41 (Figure 6A) . Les données obtenues par quantification à partir de la portion ClpG (Figure 4A) font apparaître un rapport 1/3 entre les quantités d'hybrides exprimés respectivement par pEHSTN24 et pEHSTC2. Puisque ces deux hybrides ne sont pas clivés (Figure 3), et si l'on suppose que ce rapport est conservé après la quantification basée sur la portion STh, l'hybride exprimé par pEHSTN24 serait alors sécrété à raison de 0,1 μg/1010 bactéries soit 0,8 μg/ml.The quantification technique on ELISA plates coated with the STa toxin seems more reliable and more representative of the actual amount of secreted hybrids. Indeed, the STa toxin is a small molecule very resistant to different proteases and therefore not very prone to proteolytic cleavage. Consequently, the number of STa toxin molecules detected is directly proportional to the number of hybrid molecules exported in the extracellular medium, even if a cleavage in the ClpG part of the hybrid occurs after secretion. However, as has been shown previously (FIGS. 3, 4 and 6), the existence of a difference in affinity of the STh portion of the hybrids with respect to the anti-STa monoclonal antibody used cannot be excluded. If we consider the values thus obtained, we can see that only the hybrid expressed by [pSTC17 + pDSPH524] is secreted in a lower quantity than the toxin produced by the wild strain B41 (FIG. 6A). The data obtained by quantification from the ClpG portion (FIG. 4A) show a 1/3 ratio between the quantities of hybrids expressed respectively by pEHSTN24 and pEHSTC2. Since these two hybrids are not cleaved (Figure 3), and if it is assumed that this ratio is retained after the quantification based on the STh portion, the hybrid expressed by pEHSTN24 would then be secreted at the rate of 0.1 μg / 10 10 bacteria i.e. 0.8 μg / ml.
4) Production des hybrides à la surface bactérienne . La présence des fimbriae CS31A hybrides à la surface des bactéries recombinantes a été analysée in si tu par la capacité des bactéries à adhérer aux cellules Caco-2 et Intestine-407 en culture et par immunomarquage à l'or colloïdal. Les souches bactériennes DH5α (pEH524) et DH5α4) Production of hybrids on the bacterial surface. The presence of hybrid CS31A fimbriae on the surface of the recombinant bacteria was analyzed in situ by the ability of the bacteria to adhere to Caco-2 and Intestine-407 cells in culture and by immunostaining with colloidal gold. The bacterial strains DH5α (pEH524) and DH5α
(pDSPH524) ont été utilisées respectivement comme témoin positif et témoin négatif. Aucune des souches chimères n'est capable d'adhérer aux cellules intestinales in vi tro ni de fixer les anticorps polyclonaux anti-ClpG. A la vue de ces données, il est clair que les protéines de fusion ClpG-STh ne sont pas assemblées sous forme de polymères à la surface des bactéries recombinantes, mais qu'elles sont directement sécrétées dans le milieu extracellulaire sous forme de monomères libres. De surcroît, nous n'avons jamais pu mettre en évidence de formes multimeriques en SDS-PAGE en conditions non dénaturantes comme dans le cas des fimbriae CS31A natifs. Ainsi, le couplage de STh aux extrémités de ClpG empêche la formation des fimbriae CS31A hybrides, ce qui explique l'incapacité des bactéries recombinantes à adhérer aux cellules Caco-2 et Intestine- 407. Cependant, ceci n'écarte pas la possibilité que les formes mono ériques modifiées de ClpG puissent toujours reconnaître leurs récepteurs et de ce fait adhérer à ces cellules in vi tro .(pDSPH524) were used respectively as a control positive and negative control. None of the chimeric strains are capable of adhering to intestinal cells in vitro or of binding polyclonal anti-ClpG antibodies. In view of these data, it is clear that the ClpG-STh fusion proteins are not assembled in the form of polymers on the surface of the recombinant bacteria, but that they are directly secreted in the extracellular medium in the form of free monomers. Furthermore, we have never been able to demonstrate multimeric forms in SDS-PAGE under non-denaturing conditions as in the case of native CS31A fimbriae. Thus, the coupling of STh to the ends of ClpG prevents the formation of hybrid CS31A fimbriae, which explains the inability of the recombinant bacteria to adhere to Caco-2 and Intestine-407 cells. However, this does not rule out the possibility that the modified mono eric forms of ClpG can still recognize their receptors and thereby adhere to these cells in vitro.
5) Enterotoxicite .5) Enterotoxicity.
Une unité entérotoxique (U) correspond à la plus petite quantité de toxine STa nécessaire pour entraîner une accumulation de fluides intestinaux. Cette dose effective minimale (DEM) est évaluée chez le souriceau nouveau-né de trois jours par la mesure du rapport poids de l'intestin/poids de la carcasse (I/C) après inoculation de différentes dilutions de chaque échantillon à tester. La figure 7 rapporte la détermination de la dose effective minimale (DEM) des cellules vivantes (A) et des surnageants (B, C) de culture de souches E. coli cultivées en milieu solide (A, B) ou liquide (C) . La ligne en pointillés représente le seuil de toxicité.One enterotoxic unit (U) is the smallest amount of STa toxin needed to cause an accumulation of intestinal fluids. This minimum effective dose (DEM) is evaluated in three-day-old newborn mice by measuring the weight ratio of intestine / carcass weight (I / C) after inoculation of different dilutions of each test sample. FIG. 7 reports the determination of the minimum effective dose (DEM) of the living cells (A) and of the supernatants (B, C) of culture of E. coli strains cultivated in solid (A, B) or liquid (C) medium. The dotted line represents the toxicity threshold.
Le seuil inférieur de toxicité a été fixé par expérience à un rapport I/C égal à 0,09 en injectant intragastriquement différentes quantités de toxine STa purifiée (Calbiochem) . La figure 8 rapporte la détermination de la dose effective minimale (DEM) de toxine nécessaire pour produire une réponse positive dans le test du souriceau nouveau-né. Des groupes de 3 à 10 souriceaux sont inoculés avec 100 μl de PBS contenant 1 à 100 ng de toxine STp purifiée et commercialisée (Calbiochem) . Les points représentent la valeur du rapport du poids de l'intestin/poids de la carcasse (I/C) pour chaque souriceau. Les traits horizontaux indiquent la moyenne des rapports I/C de chaque lot de souriceaux. Les valeurs des rapports I/C > 0,09 (ligne en pointillés) sont considérées comme positives.The lower toxicity threshold was set by experience at an I / C ratio equal to 0.09 by intragastrically injecting different quantities of purified STa toxin (Calbiochem). Figure 8 reports the determination of the minimum effective dose (DEM) of toxin required to produce a positive response in the newborn mice test. Groups of 3 to 10 mice are inoculated with 100 μl of PBS containing 1 to 100 ng of purified and marketed STp toxin (Calbiochem). The dots represent the value of the gut weight / carcass weight (I / C) ratio for each mouse. The horizontal lines indicate the average I / C ratios for each batch of mice. The values of the I / C ratios> 0.09 (dotted line) are considered to be positive.
La dose minimale de toxine produisant une accumulation de fluides intestinaux est de 8 ng de toxine STp pure. Le tableau 4 ci-dessous rapporte l'activité entérotoxique . L'activité biologique des bactéries recombinantes vivantes et des surnageants correspondants obtenus en milieu liquide ou gélose a été étudiée in vivo chez les souriceaux nouveau-nés, et comparée à l'activité de la toxine STp naturelle sécrétée par la souche B41. The minimum dose of toxin producing an accumulation of intestinal fluids is 8 ng of pure STp toxin. Table 4 below reports the enterotoxic activity. The biological activity of live recombinant bacteria and the corresponding supernatants obtained in liquid medium or agar was studied in vivo in newborn mice, and compared to the activity of the natural STp toxin secreted by the B41 strain.
Tableau 4Table 4
Figure imgf000067_0001
a I/C, rapport du poids de l'intestin/poids de la carcasse. Chaque valeur représente la moyenne des rapports I/C de 3 à 15 souriceaux (± écart type) . Une réponse > à 0,090 est considérée comme positive. b %, pourcentage déterminé par le rapport du nombre de souriceaux malades /nombre total de souriceaux testés . c U, unité entérotoxique qui est définie comme étant l'activité entérotoxique correspondant à la dose effective minimale (DEM) donnant un rapport I/C égal à 0,090. Pour les surnageants, la DEM correspond à la plus grande dilution donnant un rapport I/C égal à 0,090. L'inverse de cette dilution représente le titre des surnageants en unités entérotoxiques . Pour les cellules entières, la DEM est le nombre minimal de bactéries donnant un rapport I/C égal à 0,090. Le calcul des DEM est explicité par la Figure 7. d témoin positif de toxicité e témoin négatif de toxicité f nd, non détectable.
Figure imgf000067_0001
a I / C, intestine weight / carcass weight ratio. Each value represents the average of the I / C ratios of 3 to 15 young mice (± standard deviation). A response> 0.090 is considered positive. b %, percentage determined by the ratio of the number of sick mice / total number of mice tested. c U, enterotoxic unit which is defined as the enterotoxic activity corresponding to the minimum effective dose (DEM) giving an I / C ratio equal to 0.090. For the supernatants, the DEM corresponds to the greatest dilution giving an I / C ratio equal to 0.090. The reverse of this dilution represents the titer of the supernatants in enterotoxic units. For whole cells, the DEM is the minimum number of bacteria giving an I / C ratio equal to 0.090. The calculation of the DEMs is explained in Figure 7. d positive control of toxicity e negative control of toxicity f nd, not detectable.
L'ensemble des rapports I/C obtenus avec les surnageants de cultures liquides ou solides et avec les bactéries vivantes préalablement lavées avec du PBS montre que tous les hybrides sont libérés in vi tro et in vivo dans- le milieu extracellulaire avec une forte activité entérotoxique. L'activité biologique des cellules entières est variable selon les constructions avec, peut-être, une légère supériorité pour DH5α (pEHProSTC28) dont la réponse est similaire à celle de la souche B41. Les surnageants provenant des bactéries recombinantes présentent une activité entérotoxique comparable à celle des surnageants issus de la souche B41 indépendamment des conditions de culture (Tableau 4) . Cependant, les hybrides produits en culture liquide apparaissent 25 à 50 fois plus toxiques que les hybrides homologues synthétisés en milieu gélose. Comme nous le verrons plus loin, il est vraisemblable que cette différence de toxicité reflète une différence d'oxygénation des cultures bactériennes. L'ensemble de ces résultats désigne les protéines de fusion codées par pEHSTN24 et pEHProSTC28 comme étant les plus toxiques. Ces données sont en accord avec les valeurs des taux de production (μg ST/1010 bactéries) mesurés en ELISA compétition à partir des surnageants de cultures réalisées sur milieu gélose (Figure 5A) . Cette corrélation confirme que l'activité entérotoxique est proportionnelle à la quantité de toxine ST détectée dans les échantillons et que l'activité spécifique des hybrides (8 ng/U à 35 ng/U) n'est pas très différente de celle de la toxine STa produite par la souche B41 (16 ng/U) .All of the I / C ratios obtained with the supernatants of liquid or solid cultures and with the live bacteria previously washed with PBS shows that all the hybrids are released in vitro and in vivo in the extracellular medium with a strong enterotoxic activity. . The biological activity of whole cells is variable according to the constructions with, perhaps, a slight superiority for DH5α (pEHProSTC28) whose response is similar to that of the strain B41. Supernatants from the recombinant bacteria have an enterotoxic activity comparable to that of the supernatants derived from the B41 strain regardless of the culture conditions (Table 4). However, the hybrids produced in liquid culture appear 25 to 50 times more toxic than the homologous hybrids synthesized in agar medium. As we will see later, it is likely that this difference in toxicity reflects a difference in the oxygenation of bacterial cultures. All of these results designate the fusion proteins coded by pEHSTN24 and pEHProSTC28 as being the most toxic. These data are in agreement with the values of the production rates (μg ST / 10 10 bacteria) measured in competitive ELISA from the culture supernatants produced on agar medium (FIG. 5A). This correlation confirms that the enterotoxic activity is proportional to the quantity of ST toxin detected in the samples and that the specific activity of the hybrids (8 ng / U to 35 ng / U) is not very different from that of the toxin. STa produced by the strain B41 (16 ng / U).
Afin d'apprécier la thermostabilité de l'activité biologique de ces hybrides, chaque surnageant récolté sur milieu solide a été ajusté à 2 U entérotoxiques et chauffé entre 90°C et 110°C pendant 15 min. Les résultats du tableau 5 ci-dessous indiquent que les hybrides sont au moins aussi résistants à la chaleur que la toxine STp.In order to assess the thermostability of the biological activity of these hybrids, each supernatant collected on solid medium was adjusted to 2 U enterotoxic and heated between 90 ° C and 110 ° C for 15 min. The results in Table 5 below indicate that the hybrids are at least as heat resistant as the STp toxin.
Tableau 5Table 5
Figure imgf000070_0001
Figure imgf000070_0001
Les surnageants ont été préparés à partir de milieu solide et titrés à 2 U comme indiqué dans la Figure 7. La toxine STp purifiée (2 U) (Calbiochem) est utilisée comme témoin positif. a Chaque valeur représente la moyenne des rapports I/C de trois à huit souriceaux. %, la valeur exprimée en pourcentage désigne le rapport du nombre de souriceaux malades / nombre total d'animaux testés. Un rapport I/C > 0,09 et un pourcentage de souriceaux malades supérieur à 50% sont considérés comme positifs. b NT, non testés. Les données sur 1 ' enterotoxicite des hybridesThe supernatants were prepared from solid medium and titrated to 2 U as shown in Figure 7. The purified STp toxin (2 U) (Calbiochem) is used as a positive control. a Each value represents the average of the I / C ratios of three to eight mice. %, the value expressed as a percentage indicates the ratio of the number of sick mice / total number of animals tested. An I / C ratio> 0.09 and a percentage of sick mice greater than 50% are considered positive. b NT, not tested. Data on enterotoxicity of hybrids
ClpG-STh démontrent que ni le couplage avec ClpG, ni l'environnement gastro-intestinal n'altèrent l'activité biologique de la portion STh, et que celle-ci adopte une conformation spatiale proche de celle de 1 ' entérotoxine naturelle libre. L'accumulation de fluides intestinaux chez les souriceaux nouveau-nés, après inoculation des bactéries vivantes préalablement lavées avec du PBS, suggère l'existence d'une sécrétion in vivo des hybrides puisque les résultats précédents soulignaient l'absence de polymères ClpG-STh à la surface des bactéries et l'absence de toxicité des lysats cellulaires obtenus à partir de bactéries vivantes lavées au PBS .ClpG-STh demonstrate that neither the coupling with ClpG nor the gastrointestinal environment alter the biological activity of the STh portion, and that the latter adopts a spatial conformation close to that of the free natural enterotoxin. The accumulation of intestinal fluids in newborn mice, after inoculation of live bacteria previously washed with PBS, suggests the existence of an in vivo secretion of the hybrids since the previous results underlined the absence of ClpG-STh polymers at the surface of the bacteria and the absence of toxicity of the cell lysates obtained from live bacteria washed with PBS.
6) Rôle de l'operon clp dans la sécrétion et 1' enterotoxicite des hybrides.6) Role of the clp operon in the secretion and enterotoxicity of the hybrids.
L'absence de fimbriae hybrides à la surface bactérienne laisse supposer que le système de biogénèse deThe absence of hybrid fimbriae on the bacterial surface suggests that the biogenesis system of
CS31A n'est pas nécessaire à la sécrétion des protéines chimères dans le milieu extracellulaire. Cependant, la libération des hybrides ClpG-STh, in vi tro et in vivo, sous une forme biologiquement active est inattendue au regard des résultats décrits par d'autres travaux qui soulignent la très faible exportation de STa couplée à une protéine porteuse hétérologue. Nos observations pourraient alors être expliquées par la présence, dans l'operon clp , de gènes autres que clpG susceptibles de coder des protéines capables d'intervenir dans la sécrétion et la toxicitéCS31A is not necessary for the secretion of chimeric proteins into the extracellular medium. However, the release of ClpG-STh hybrids, in vi tro and in vivo, under a biologically active form is unexpected in the light of the results described by other work which highlights the very low export of STa coupled to a heterologous carrier protein. Our observations could then be explained by the presence, in the clp operon, of genes other than clpG capable of encoding proteins capable of intervening in secretion and toxicity.
(formation des ponts disulfures) des hybrides. Afin de vérifier cette hypothèse, l'activité toxique de différents extraits cellulaires provenant de bactéries hébergeant des plasmides contenant uniquement les gènes de fusion clpG-sth a été mesurée et est rapportée dans le tableau 6 ci-après dans lequel : ' b' c idem tableau 4. Les titres ont été calculés par la même procédure que celle explicitée par la figure 7. d témoin négatif de toxicité. e nd, non détectable. f nt, non testé. (formation of disulfide bridges) of hybrids. In order to verify this hypothesis, the toxic activity of different cell extracts from bacteria harboring plasmids containing only the clpG-sth fusion genes was measured and is reported in Table 6 below in which: ' b ' c idem Table 4. The titers were calculated by the same procedure as that explained in FIG. 7. d negative control of toxicity. e nd, not detectable. f nt, not tested.
Tableau 6Table 6
Figure imgf000073_0001
Les surnageants de DH5α (pSTN24) et DH5oc
Figure imgf000073_0001
The supernatants of DH5α (pSTN24) and DH5oc
(pProSTC28) provenant de cultures en milieu gélose montrent une enterotoxicite non négligeable qui est cependant inférieure à celle des surnageants homologues obtenus avec les bactéries contenant tous les gènes de l'operon clp(pProSTC28) from cultures in agar medium show a significant enterotoxicity which is however lower than that of the homologous supernatants obtained with bacteria containing all the genes of the operon clp
(Tableau 4) . De même, les bactéries DH5α (pProSTC28) entières préalablement lavées avec du PBS et le surnageant de culture liquide correspondant à ce même recombinant sont les seuls à présenter une activité entérotoxique notable (Tableau 6) . Cependant, leur enterotoxicite s'avère inférieure à celle des échantillons homologues possédant le système CS31A fonctionnel. De plus, aucune activité toxique significative n'a été détectée dans les lysats des bactéries recombinantes préalablement lavées dans du PBS . Ces résultats indiquent que le reste de l'operon clp ne semble pas nécessaire pour la sécrétion et 1 ' enterotoxicite des hybrides ClpG-STh. Cependant, ils suggèrent que le processus de transport lié au système CS31A contribue à une meilleure production ou maturation des hybrides puisqu'en présence de ce système tous les extraits cellulaires présentent une activité entérotoxique (Tableau 4) alors qu'en son absence, seuls quelques extraits se révèlent toxiques (Tableau 6) . 7) Formation et rôle des ponts disulfures. Afin de confirmer que 1 ' enterotoxicite des hybrides est liée à la présence des ponts disulfures dans la portion STh, les différentes souches recombinantes ont été cultivées sur milieu gélose avec ou sans β- mercaptoéthanol (5 mM) . Cet agent réducteur empêche la formation des ponts disulfures.(Table 4). Likewise, the whole DH5α bacteria (pProSTC28) previously washed with PBS and the liquid culture supernatant corresponding to this same recombinant are the only ones to exhibit significant enterotoxic activity (Table 6). However, their enterotoxicity is lower than that of the homologous samples having the functional CS31A system. In addition, no significant toxic activity was detected in the lysates of the recombinant bacteria previously washed in PBS. These results indicate that the rest of the clp operon does not seem necessary for the secretion and enterotoxicity of the ClpG-STh hybrids. However, they suggest that the transport process linked to the CS31A system contributes to better production or maturation of the hybrids since in the presence of this system all the cell extracts exhibit enterotoxic activity (Table 4) whereas in its absence, only a few extracts appear to be toxic (Table 6). 7) Formation and role of disulfide bridges. In order to confirm that the enterotoxicity of the hybrids is linked to the presence of the disulphide bridges in the STh portion, the various recombinant strains were cultured on agar medium with or without β-mercaptoethanol (5 mM). This reducing agent prevents the formation of disulfide bridges.
La figure 9 rapporte l'effet des conditions oxydoréductrices sur l'activité entérotoxique. (A) Enterotoxicite des surnageants de culture des E. coli DH5α recombinants cultivés sur milieu gélose en absence (a) ou en présence (b) de β-mercaptoéthanol (5 mM) . Dans ce dernier cas, une moitié de surnageant est testée immédiatement (b) et l'autre moitié est soumise à l'action de l'oxygène de l'air pendant une nuit à température ambiante (c) .Figure 9 reports the effect of redox conditions on enterotoxic activity. (A) Enterotoxicity of the culture supernatants of recombinant E. coli DH5α cultured on agar medium in the absence (a) or in the presence (b) of β-mercaptoethanol (5 mM). In the latter case, half of the supernatant is tested immediately (b) and the other half is subjected to the action of oxygen in the air overnight at room temperature (c).
(B) Enterotoxicite des bactéries vivantes (2.1010 bactéries) préalablement lavées au PBS après culture sur milieu gélose contenant 5 mM de β- mercaptoéthanol . n = nombre de souriceaux testés pour chaque échantillon.(B) Enterotoxicity of living bacteria (2.10 10 bacteria) previously washed with PBS after culture on agar medium containing 5 mM β-mercaptoethanol. n = number of mice tested for each sample.
Contrairement aux surnageants issus de cultures réalisées en absence de β-mercaptoéthanol (Figure 9A,a), les surnageants provenant de cultures contenant cet agent réducteur (Figure 9A,b) ne révèlent aucune activité entérotoxique et ceci quelle que soit la bactérie recombinante testée. Lorsque les surnageants sont exposés pendant une nuit à l'air, ils retrouvent leur pouvoir toxique (Figure 9A,c) . Ceci indique que l'abolition de la toxicité par le β-mercaptoéthanol n'est pas due à l'effet direct de cet agent réducteur sur les cellules mais probablement à l'absence des ponts disulfures. La présence de ces ponts disulfures n'est donc pas nécessaire pour le passage des hybrides à travers la membrane externe. De plus, les ponts disulfures, préalablement rompus en présence de β-mercaptoéthanol, peuvent être reformés sous l'action de l'oxygène de l'air. En effet, le calcul de la concentration des groupements thiols présents dans ces surnageants laissés à l'air et prélevés à différents temps rapporté dans le tableau 7 ci-dessus fait apparaître une diminution de la quantité de thiols libres et une augmentation de 1 ' enterotoxicite en fonction de la durée d'exposition à l'air. Unlike the supernatants from cultures produced in the absence of β-mercaptoethanol (Figure 9A, a), the supernatants from cultures containing this agent reducing agent (Figure 9A, b) do not reveal any enterotoxic activity, regardless of the recombinant bacteria tested. When the supernatants are exposed to air overnight, they regain their toxic power (Figure 9A, c). This indicates that the abolition of toxicity by β-mercaptoethanol is not due to the direct effect of this reducing agent on the cells but probably to the absence of the disulfide bridges. The presence of these disulfide bridges is therefore not necessary for the passage of the hybrids through the external membrane. In addition, the disulfide bridges, previously broken in the presence of β-mercaptoethanol, can be reformed under the action of oxygen from the air. Indeed, the calculation of the concentration of thiol groups present in these supernatants left in the air and taken at different times reported in Table 7 above shows a decrease in the amount of free thiols and an increase in enterotoxicity depending on the duration of exposure to air.
Tableau 7Table 7
Figure imgf000077_0001
Figure imgf000077_0001
Le tableau 7 ci-dessus rapporte l'effet de l'oxydation par l'air sur l'activité entérotoxique des surnageants . Les surnageants des bactéries DH5α recombinantes sont récoltés à partir de cultures réalisées sur milieu gélose contenant 5 mM de β-mercaptoéthanol et soumis à l'action de l'air pendant 0, 18 et 42 heures. La quantité de groupements thiols est déterminée par rapport à la courbe étalon. Chaque valeur représente la moyenne des rapports I/c de 4 à 12 souriceaux (± écart type) . Un rapport G/C ≥ 0,09 est considéré comme positif. Le pourcentage d'activité entérotoxique est déterminé par le rapport du nombre de souriceaux malades/ nombre total de souriceaux inoculés. Le pourcentage d'oxydation au temps T18 et T42 est calculé par rapport à la quantité de thiols libres au temps T0. Ainsi, il y a une corrélation directe entre l'apparition de l'activité entérotoxique des hybrides et l'oxydation par l'air des groupements sulfhydryls libres créés préalablement en conditions réductrices. Par contre, les bactéries recombinantes cultivées en présence de β- mercaptoéthanol puis lavées avec du PBS induisent une accumulation de fluides intestinaux chez les souriceaux nouveau-nés (Figure 9B) . Ceci suggère fortement qu'une synthèse de novo des protéines hybrides peut se faire in vi vo ou qu'il existe in vi vo des conditions environnementales propices à la formation des ponts disulfures .Table 7 above reports the effect of air oxidation on the enterotoxic activity of the supernatants. The supernatants of the recombinant DH5α bacteria are harvested from cultures produced on agar medium containing 5 mM of β-mercaptoethanol and subjected to the action of air for 0, 18 and 42 hours. The quantity of thiol groups is determined relative to the standard curve. Each value represents the average of the I / c ratios of 4 to 12 young mice (± standard deviation). A G / C ratio ≥ 0.09 is considered positive. The percentage of enterotoxic activity is determined by the ratio of the number of diseased mice to the total number of inoculated mice. The percentage of oxidation at time T18 and T42 is calculated relative to the quantity of free thiols at time T0. Thus, there is a direct correlation between the appearance of the enterotoxic activity of the hybrids and the oxidation by air of the free sulfhydryl groups created beforehand under reducing conditions. On the other hand, the recombinant bacteria cultivated in the presence of β-mercaptoethanol and then washed with PBS induce an accumulation of intestinal fluids in newborn mice (Figure 9B). This strongly suggests that de novo synthesis of the hybrid proteins can be carried out in vi vo or that there are in vi vo environmental conditions favorable to the formation of disulfide bridges.
Afin de vérifier plus précisément si la formation des ponts disulfures avait bien lieu au niveau de la portion STh de l'hybride, nous avons déterminé in vi tro l'état d' oxydoréduction des protéines hybrides dans les surnageants de cultures prélevés en phase stationnaire et présentant une activité entérotoxique. La migration sur gel de polyacrylamide en conditions non réductrices de ces surnageants traités avec des combinaisons différentes de DTT et d'AMS permet de visualiser distinctement les protéines hybrides sous forme réduite et sous forme oxydée après immunomarquage avec les anticorps anti-ClpG.In order to verify more precisely whether the formation of the disulfide bridges did take place at the level of the STh portion of the hybrid, we determined in vi tro the oxidation-reduction state of the hybrid proteins in the culture supernatants collected in stationary phase and exhibiting enterotoxic activity. The migration on polyacrylamide gel under non-reducing conditions of these supernatants treated with different combinations of DTT and AMS makes it possible to distinctly visualize the hybrid proteins in reduced form and in oxidized form after immunostaining with anti-ClpG antibodies.
La figure 10 représente l'état d'oxydo- réduction des protéines hybrides. Les bactéries recombinantes ont été cultivées sur milieu gélosée. Les surnageants sont (+) ou non (-) traités avec 100 mM de DTT avant précipitation au TCA 5% final. Le culot est repris dans un tampon contenant (+) ou non (-) 10 mM d'AMS. Après migration sur gel de polyacrylamide à 12 % en conditions non réductrices, les protéines sont révélées avec l'anticorps anti-ClpG (A et B, a) ou avec le mélange d'anticorps anti-ST 11C+ 20C1 (B,b) . La réaction colorimétrique est révélée après l'utilisation des anticorps anti-IgG de lapin ou des anticorps anti-IgG de souris couplés à la biotine et de la streptavidine conjuguée à la péroxydase. Red signifie forme réduite et ox forme oxydée. La fixation de chaque molécule d'AMS sur les protéines réduites retarde leur migration et les formes oxydées, qui ne réagissent pas avec l'AMS, migrent plus rapidement (cf. Matériel et Méthodes, §14). L'analyse des surnageants traités seulement avec l'AMS (piste 3) ou additionnellement avec le DTT (piste 2) montre clairement que les hybrides présents dans le milieu extracellulaire sont oxydés (piste 4) . Ceci est confirmé par les profils électrophorétiques des formes réduites non couplées à l'AMS (piste 1) qui sont indiscernables des formes oxydées (pistes 3 et 4). En effet, tous les hybrides, traités simultanément avec le DTT et l'AMS, sont retardés dans leur migration alors qu'aucun changement n'est observable en présence d'AMS sans DTT. En sachant que la protéine ClpG est dépourvue de résidus cystéines, ces résultats indiquent que l'AMS s'est lié chimiquement aux groupes sulfhydryls de la STh. Afin de vérifier que la forme oxydée des hybrides possède la portion STh, nous avons analysé la réactivité d'un seul surnageant, qui a été choisi comme exemple, vis- à-vis d'un mélange d'anticorps monoclonaux anti-STa (Figure 10 B,b). Les résultats confirment que la forme oxydée contient la portion STh et, par conséquent, que les ponts disulfures sont formés au niveau de STh. Par contre, la forme réduite ne réagit pas avec les anticorps anti-STa, probablement par perte des propriétés antigeniques de STh provoquée par un changement sévère de la structure confor ationnelle de la toxine. II apparaît donc que la fusion génétique de STh aux extrémités permissives N- et C-terminales de la protéine porteuse ClpG a permis d'obtenir quatre hybrides ClpG-STh qui sont sécrétés in vi tro et in vivo dans le milieu extracellulaire sous forme de monomères biologiquement actifs. La portion STh des hybrides est affectée dans ses propriétés antigeniques lorsqu'elle est fusionnée à l'extrémité N-terminale de ClpG ou lorsqu'elle est soumise à un environnement défavorable à la formation de ses ponts disulfures. Ces derniers se sont révélés indispensables à l'activité entérotoxique, mais pas au passage des hybrides à travers la membrane externe des bactéries .FIG. 10 represents the oxidation-reduction state of the hybrid proteins. Bacteria recombinant cells were cultured on agar medium. The supernatants are (+) or not (-) treated with 100 mM DTT before precipitation with final 5% TCA. The pellet is taken up in a buffer containing (+) or not (-) 10 mM AMS. After migration on 12% polyacrylamide gel under non-reducing conditions, the proteins are revealed with the anti-ClpG antibody (A and B, a) or with the mixture of anti-ST 11C + 20C1 antibodies (B, b). The colorimetric reaction is revealed after the use of anti-rabbit IgG antibodies or anti-mouse IgG antibodies coupled with biotin and streptavidin conjugated to peroxidase. Red stands for reduced form and ox for oxidized form. The fixation of each AMS molecule on the reduced proteins delays their migration and the oxidized forms, which do not react with AMS, migrate more quickly (cf. Materials and Methods, §14). Analysis of the supernatants treated only with AMS (lane 3) or additionally with DTT (lane 2) clearly shows that the hybrids present in the extracellular medium are oxidized (lane 4). This is confirmed by the electrophoretic profiles of the reduced forms not coupled to AMS (lane 1) which are indistinguishable from the oxidized forms (lanes 3 and 4). Indeed, all the hybrids, treated simultaneously with DTT and AMS, are delayed in their migration while no change is observable in presence of AMS without DTT. Knowing that the ClpG protein is devoid of cysteine residues, these results indicate that AMS is chemically linked to the sulfhydryl groups of STh. In order to verify that the oxidized form of the hybrids has the STh portion, we analyzed the reactivity of a single supernatant, which was chosen as an example, vis-à-vis a mixture of monoclonal anti-STa antibodies (Figure 10 B, b). The results confirm that the oxidized form contains the STh portion and, therefore, that the disulfide bridges are formed at the STh level. On the other hand, the reduced form does not react with anti-STa antibodies, probably due to loss of the antigenic properties of STh caused by a severe change in the conformational structure of the toxin. It therefore appears that the genetic fusion of STh at the N- and C-terminal permissive ends of the ClpG carrier protein has made it possible to obtain four ClpG-STh hybrids which are secreted in vi tro and in vivo in the extracellular medium in the form of monomers biologically active. The STh portion of hybrids is affected in its antigenic properties when it is fused to the N-terminal end of ClpG or when it is subjected to an environment unfavorable to the formation of its disulfide bridges. The latter have proved to be essential for enterotoxic activity, but not for passage of hybrids through the outer membrane of bacteria.
II - Mécanisme de sécrétion des hybrides.II - Mechanism of secretion of hybrids.
1) Rôle des protéines DsbA et DsbB.1) Role of the proteins DsbA and DsbB.
Les résultats sont présentés dans le tableau 8 ci-après dans lequel: + ou -, présence ou absence des gènes annexes de 1 ' opéron clp b I/C, rapport du poids de l'intestin/poids de la carcasse. Chaque valeur représente la moyenne des rapports I/C de 3 à 14 souriceaux (± écart type) . Une réponse ≥ 0,09 est considérée comme positive. c %, pourcentage déterminé par le rapport du nombre de souriceaux malades/nombre total de souriceaux testés . d témoin négatif de toxicité e nt, non testé.The results are presented in table 8 below in which: + or -, presence or absence of the ancillary genes of the clp b I / C operon, ratio of the weight of the intestine / weight of the carcass. Each value represents the average of the I / C ratios of 3 to 14 mice (± standard deviation). A response ≥ 0.09 is considered positive. c %, percentage determined by the ratio of the number of sick mice / total number of mice tested. of negative toxicity control e nt, not tested.
Ê nd, non détectable. Tableau 8 Ê nd, not detectable. Table 8
Souche Milieu Solide Milieu liquide plasmide CS31/ \* I/C %c U/10iU I/C % U/101U bactéries actériesStrain Solid medium Liquid medium plasmid CS31 / \ * I / C% c U / 10 iU I / C% U / 10 1U bacteria bacteria
JCB570dsbA+dsbB+ pEH524d + 0,062 ± 0,020 0 nte nt nt nt pEHSTN24 + 0,102 + 0,019 75 0,8 0,065 ±0,008 0 ndf pEHSTC22 + 0,124 + 0,021 100 1,0 0,061 ± 0,008 0 nd pEHProSTC28 + 0,142 + 0,010 100 3,6 0,066 ±0,030 0 ndJCB570dsbA + dsbB + pEH524 d + 0.062 ± 0.020 0 nt e nt nt nt pEHSTN24 + 0.102 + 0.019 75 0.8 0.065 ± 0.008 0 nd f pEHSTC22 + 0.124 + 0.021 100 1.0 0.061 ± 0.008 0 nd pEHProSTC28 + 0.142 + 0.010 100 3.6 0.066 ± 0.030 0 nd
PSTC17+pDSPH524 + 0,129 + 0,041 75 2,7 0,096 ±0,033 25 216 pSTN24 - 0,131+0,031 100 3,5 0,166 ±0,033 75 233 pSTC22 - 0,149 + 0,008 100 3,6 0,150 + 0,012 100 1082 pProSTC28 - 0,154 + 0,012 100 8,3 0,153 ± 0,019 100 1082 pSTC17 - 0,161 ± 0,009 100 5,3 0,161 ±0,019 100 900 P STC17 + pDSPH524 + 0.129 + 0.041 75 2.7 0.096 ± 0.033 25 216 pSTN24 - 0.131 + 0.031 100 3.5 0.166 ± 0.033 75 233 pSTC22 - 0.149 + 0.008 100 3.6 0.150 + 0.012 100 1082 pProSTC28 - 0.154 + 0.012 100 8.3 0.153 ± 0.019 100 1082 pSTC17 - 0.161 ± 0.009 100 5.3 0.161 ± 0.019 100 900
JCB571dsbAdsbB+ pEH524 + 0,059 + 0,003 0 nt nt nt nt pEHSTN24 + 0,122 + 0,029 100 1.0 0,074 ±0,010 0 nd pEHSTC22 + 0,127 ±0,038 90 2,0 0,066 ±0,012 0 nd pEHProSTC28 + 0,135 + 0,033 100 7,9 0,081 ± 0,018 25 nd pSTC17+pDSPH524 + 0,137 ±0,030 100 5,8 0,156 + 0,049 75 800 pSTN24 - 0,143 ±0,012 100 5,3 0,150 ±0,013 100 847 pSTC22 - 0,126 + 0,008 100 18,2 0,148 ±0,037 100 1165 pProSTC28 - 0,141 ±0,011 100 13,7 0,136 ±0,025 100 2041 pSTC17 - 0,133 + 0,020 100 11,9 0,151 ±0,020 100 1429JCB571dsbAdsbB + pEH524 + 0.059 + 0.003 0 nt nt nt nt pEHSTN24 + 0.122 + 0.029 100 1.0 0.074 ± 0.010 0 nd pEHSTC22 + 0.127 ± 0.038 90 2.0 0.066 ± 0.012 0 nd pEHProSTC28 + 0.135 + 0.033 100 7.9 0.081 0.0 25 nd pSTC17 + pDSPH524 + 0.137 ± 0.030 100 5.8 0.156 + 0.049 75 800 pSTN24 - 0.143 ± 0.012 100 5.3 0.150 ± 0.013 100 847 pSTC22 - 0.126 + 0.008 100 18.2 0.148 ± 0.037 100 1165 pProSTC28 - 0.141 ± 0.011 100 13.7 0.136 ± 0.025 100 2041 pSTC17 - 0.133 + 0.020 100 11.9 0.151 ± 0.020 100 1429
JCB819dsbA+dsbB' pEH524 + 0,061+0,001 0 nt nt nt nt pEHS!N24 + 0,164 ±0,009 100 3,7 0,073 ± 0,003 0 nd pEHSTC22 + 0,139 ±0,036 100 1,1 0,064 ±0,004 0 nd pEHProSTC28 + 0,134 + 0,020 100 2,4 0,058 ±0,002 0 nd pSTC17+pDSPH524 + 0,139 ±0,037 100 1 0,144 ±0,004 100 139 pSTN24 - 0,150 + 0,025 100 3,4 0,131 ±0,028 100 694 pSTC22 - 0,141 ±0,017 100 9,1 0,170 ±0,010 100 723 pProSTC28 - 0,134 ±0,023 100 16,9 0,140 ±0,029 100 1136 pSTC17 - 0,137 ±0,024 100 17,0 0,151 ±0,026 100 1037JCB819dsbA + dsbB ' pEH524 + 0.061 + 0.001 0 nt nt nt nt pEHS! N24 + 0.164 ± 0.009 100 3.7 0.073 ± 0.003 0 nd pEHSTC22 + 0.139 ± 0.036 100 1.1 0.064 ± 0.004 0 nd pEHProSTC28 + 0.134 + 0.020 100 2.4 0.058 ± 0.002 0 nd pSTC17 + pDSPH524 + 0.139 ± 0.037 100 1 0.144 ± 0.004 100 139 pSTN24 - 0.150 + 0.025 100 3.4 0.131 ± 0.028 100 694 pSTC22 - 0.141 ± 0.017 100 9.1 0.170 ± 0.010 100 723 pProSTC28 - 0.134 ± 0.023 100 16.9 0.140 ± 0.029 100 1136 pSTC17 - 0.137 ± 0.024 100 17.0 0.151 ± 0.026 100 1037
J B818dsb dsbB- pEH524 + 0,061 + 0,007 0 nt nt nt nt pEHSTN24 + 0,113 + 0,036 75 2,9 0,065 ±0,011 0 nd pEHSTC22 + 0,134 + 0,043 75 6,3 0,070 ±0,027 25 nd pEHProSTC28 + 0,115 + 0,021 100 2,1 0,075 ±0,015 12 nd pSTC17+pDSPH524 + 0,092 ±0,025 75 nd 0,085 ±0,021 37 505 pSTN24 - 0,167 ±0,006 100 10,0 0,157 ±0,073 100 806 pSTC22 - 0,143 ±0,026 100 10,1 0,161 ±0,007 100 1364 pProSTC28 - 0,166 ± 0,014 100 15,6 0,157 ±0,039 100 2263 pSTC17 " 0,160 ±0,008 100 16,7 0,145 ±0,025 100 614 Le tableau 8 ci-dessus rapporte l'effet des mutations dsbA et dsbB sur l'activité entérotoxique des protéines recombinantes. Le système Dsb est fréquemment impliqué dans la formation des ponts disulfures de nombreuses protéines bactériennes dont la toxine STa. Afin de déterminer son rôle dans la formation des ponts disulfures de la portion STh présente dans les hybrides, les différents plasmides recombinants ont été transférés dans la souche JCB570J B818dsb dsbB- pEH524 + 0.061 + 0.007 0 nt nt nt nt pEHSTN24 + 0.113 + 0.036 75 2.9 0.065 ± 0.011 0 nd pEHSTC22 + 0.134 + 0.043 75 6.3 0.070 ± 0.027 25 nd pEHProSTC28 + 0.115 + 0.021 100 2, 1 0.075 ± 0.015 12 nd pSTC17 + pDSPH524 + 0.092 ± 0.025 75 nd 0.085 ± 0.021 37 505 pSTN24 - 0.167 ± 0.006 100 10.0 0.157 ± 0.073 100 806 pSTC22 - 0.143 ± 0.026 100 10.1 0.161 ± 0.007 100 1364 pProSTC28 - 0.166 ± 0.014 100 15.6 0.157 ± 0.039 100 2263 pSTC17 "0.160 ± 0.008 100 16.7 0.145 ± 0.025 100 614 Table 8 above reports the effect of the dsbA and dsbB mutations on the enterotoxic activity of the recombinant proteins. The Dsb system is frequently involved in the formation of the disulfide bridges of many bacterial proteins, including the STa toxin. In order to determine its role in the formation of the disulfide bridges of the STh portion present in the hybrids, the various recombinant plasmids were transferred into the strain JCB570
( dsbA+dsbB+ ) et dans les souches dérivées JCB571 ( dsbA~ dsbB") , JCB819 ( dsbA+dsbB~) et JCB 818 ( dsbA'dsbB~) (Tableau(dsbA + dsbB + ) and in the derived strains JCB571 (dsbA ~ dsbB "), JCB819 (dsbA + dsbB ~ ) and JCB 818 (dsbA ' dsbB ~ ) (Table
8). L'activité entérotoxique des surnageants obtenus à partir de cultures réalisées en milieu liquide ou gélose a alors été déterminée (Tableau 8) . Les résultats indiquent que tous les surnageants provenant de cultures en milieu gélose de souches dsb* ou dsb", avec ou sans les gènes annexes de l'operon clp , induisent une accumulation de fluides intestinaux chez les souriceaux nouveau-nés et présentent une activité entérotoxique comparable. Cependant, excepté pour les extraits correspondant à la construction [pSTCl7 + pDSPH524], aucune activité entérotoxique n'est détectée dans les surnageants de culture en milieu liquide des souches possédant les gènes clp annexes. Ceci pourrait être attribuable à une production et/ou sécrétion différentielles de ces hybrides, résultant à la fois : des caractéristiques du plasmide vecteur transportant les gènes de fusion - des propriétés de la souche bactérienne hôte hébergeant le plasmide recombinant8). The enterotoxic activity of the supernatants obtained from cultures carried out in liquid medium or agar was then determined (Table 8). The results indicate that all the supernatants originating from cultures in agar medium of dsb * or dsb " strains, with or without the ancillary genes of the clp operon, induce an accumulation of intestinal fluids in newborn mice and exhibit enterotoxic activity. However, except for the extracts corresponding to the construction [pSTCl7 + pDSPH524], no enterotoxic activity is detected in the culture supernatants in liquid medium of the strains having the annexed clp genes. This could be attributable to a differential production and / or secretion of these hybrids, resulting from: characteristics of the vector plasmid carrying the fusion genes - properties of the host bacterial strain hosting the recombinant plasmid
- de l'influence ou non des gènes clp annexes selon le plasmide et la souche hôte utilisée.- whether or not the clp annex genes influence the plasmid and the host strain used.
Avec les souches dsb+ ou dsb~ dérivées de la souche de E. coli JCB570 cultivée en milieu liquide, l'activité entérotoxique (ou la sécrétion) est plus importante en absence qu'en présence des gènes clp annexes. Les résultats sont inversés avec la souche DH5α cultivée dans les mêmes conditions. Il est clair aussi que tous les surnageants provenant de cultures en milieu liquide des souches dsb+ ou dsb~ présentent une activité entérotoxique 40 à 300 fois supérieure aux surnageants homologues issus de cultures en milieu solide. Cette différence peut s'expliquer par une meilleure oxygénation des cultures liquides soumises à une agitation continue. Une autre donnée intéressante est que les mutants dsb' révèlent une enterotoxicite au moins aussi élevée que la souche dsb+ isogénique.With the dsb + or dsb ~ strains derived from the E. coli JCB570 strain cultivated in a liquid medium, the enterotoxic activity (or the secretion) is greater in the absence than in the presence of the annexed clp genes. The results are reversed with the strain DH5α cultivated under the same conditions. It is also clear that all the supernatants originating from cultures in liquid medium of the dsb + or dsb ~ strains have an enterotoxic activity 40 to 300 times greater than the homologous supernatants derived from cultures in solid medium. This difference can be explained by better oxygenation of the liquid cultures subjected to continuous agitation. Another interesting fact is that the dsb ' mutants reveal an enterotoxicity at least as high as the isogenic dsb + strain.
En résumé, l'ensemble de ces résultats met en évidence les conclusions suivantes : - les gènes clp autres que clpG ne semblent pas intervenir dans la sécrétion et 1 ' enterotoxicite des hybrides ClpG-STh produits par les souches dsb+ et dsb~ .In summary, all of these results highlight the following conclusions: - the clp genes other than clpG do not seem to intervene in the secretion and enterotoxicity of the ClpG-STh hybrids produced by the dsb + and dsb ~ strains.
- le système Dsb responsable de la formation periplasmique des ponts disulfures de la toxine STa naturelle n ' est pas impliqué dans celle des ponts disulfures de nos hybrides .- the Dsb system responsible for the periplasmic formation of the disulfide bridges of the natural STa toxin is not involved in that of the disulfide bridges of our hybrids.
2 ) Rôle de ClpG . Le monomère ClpG non modifié ne peut être exporté à la surface de la bactérie qu'en présence des protéines annexes impliquées dans la biogénèse des fimbriae CS31A. Cependant, les hybrides ClpG-STh issus de bactéries dépourvues d'un système CS31A fonctionnel passent à travers la membrane externe pour être libérés dans le milieu extracellulaire sous une forme biologiquement active. Afin de déterminer le rôle de ClpG dans ce processus, différentes constructions possédant 1 ' oligonucléotide codant pour STh fusionné en phase directement après la séquence signal de ClpG ont été réalisées (Figure 11) . Ces dernières ont pour but d'obtenir des plasmides recombinants qui diffèrent des plasmides pSTN24, pSTC22, pProSTC28 et pSTCl7 (Figure 1) seulement par l'absence du gène clpG.2) Role of ClpG. The unmodified ClpG monomer can only be exported to the surface of the bacteria in the presence of the annex proteins involved in the biogenesis of CS31A fimbriae. However, ClpG-STh hybrids derived from bacteria lacking a functional CS31A system pass through the external membrane to be released into the extracellular medium in a biologically active form. In order to determine the role of ClpG in this process, various constructs having the oligonucleotide encoding STh fused in phase directly after the signal sequence of ClpG were made (FIG. 11). The latter aim to obtain recombinant plasmids which differ from plasmids pSTN24, pSTC22, pProSTC28 and pSTCl7 (Figure 1) only by the absence of the clpG gene.
La figure 11 représente la structure des fusions entre la séquence signal de clpG et différentes portions de sth . Les séquences nucleotidiques issues des constructions présentées dans la figure 1 sont en caractères gras . La portion STh de la protéine de fusion est colorée en bleu : ST15 (YCCELCCNPACTGCY) , ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) et ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspondent respectivement aux 15, 16 et 19 acides aminés C-terminaux de la toxine STh mature. Les sites de restrictions des enzymes sont soulignés . SSclpG, séquence signal de clpG. Le plasmide pSPGSTl a été obtenu par insertion de 1 ' oligonucléotide double brin SPGST3/SPGST5 entre les sites Sphl et Hpal du plasmide pHPC0838 (Figure 1) . Ce plasmide, ainsi dépourvu du gène clp G , porte 1 ' oligonucléotide codant pour la toxine STh mature placé immédiatement après la séquence signal de clpG. Une autre construction appelée pSTE531 a été réalisée par insertion de 1 ' oligonucléotide double brin E351/E531 dans le site Pstl du plasmide pSTN24. Les sites HindlII, Pacl et SαaBI nouvellement introduits changent les acides aminés PADPHA présents entre STh et ClpG dans pSTN24 en PASLINYV. La délétion du fragment S'naBI/iîpal de pSTE531 conduit au plasmide pSTDG17 qui correspond au plasmide pSTN24 sans le gène clpG et avec 1 'hexapeptide PASLIN au lieu de PADPHA en C-terminal de STh. Après vérification du clonage par sequençage, il s'est avéré que l'enzyme de restriction SnaBl n'avait pas coupé au site TAC/GTA mais au site TA/CGTA. Cette modification a entraîné un décalage du cadre de lecture générant ainsi un codon stop TAA prématuré. La substitution du fragment Sphl /Hpal de pHPC0838 par l'ADN duplex synthétique STNDG2/STNDG1 aboutissant au plasmide pSTDG126 permet d'avoir l'équivalent de pSTN24 délété de clpG avec l'extrémité C-terminale libre de la toxine. Les plasmides pGMSTC7 et pGMSTC13 dérivent respectivement des plasmides pSTC22 et pProSTC28. Dans ces cas, 1 Oligonucléotide double brin GMCST3/GMCST5 a été introduit entre les sites Sphl et Hpal de pSTC22 et de pProSTC28. Dans le but d'éliminer progressivement les acides aminés présents entre le peptide signal de ClpG et la toxine STh, les fragments Hpal / Hpal et Hpal / Smal de pGMSTC7 ont été délétés pour aboutir respectivement aux plasmides pGMSTC71 et pGMSTC710. Finalement, les plasmides pGMSTC71 et pGMSTC710 diffèrent respectivement de pSTC22 et pSTC17 uniquement par l'absence du gène clpG . De même, les constructions pGMSCT13/19 et pGMSTCl3/28 ont été obtenues respectivement après délétion du fragment Hpal / Hpal ou EcoRl /EcoRl de pGMSTC13. Seul pGMSTC13/19 correspond au plasmide pProSTC28 délété du gène clpG.FIG. 11 represents the structure of the fusions between the signal sequence of clpG and different portions of sth. The nucleotide sequences from the constructs shown in Figure 1 are in bold. The STh portion of the fusion protein is colored blue: ST15 (YCCELCCNPACTGCY), ST16 (NYCCELCCNPACTGCY) and ST19 (NSSNYCCELCCNPACTGCY) correspond respectively to the 15, 16 and 19 C-terminal amino acids of the mature STh toxin. Enzyme restriction sites are underlined. SSclpG, signal sequence of clpG. The plasmid pSPGST1 was obtained by insertion of the double-stranded oligonucleotide SPGST3 / SPGST5 between the Sphl and Hpal sites of the plasmid pHPC0838 (Figure 1). This plasmid, thus devoid of the clp G gene, carries the oligonucleotide coding for the mature STh toxin placed immediately after the signal sequence of clpG. Another construction called pSTE531 was carried out by inserting the double stranded oligonucleotide E351 / E531 into the Pst1 site of the plasmid pSTN24. The newly introduced HindIII, PacI and SαaBI sites change the amino acids PADPHA present between STh and ClpG in pSTN24 to PASLINYV. The deletion of the S'naBI / ipal fragment of pSTE531 leads to the plasmid pSTDG17 which corresponds to the plasmid pSTN24 without the clpG gene and with the hexapeptide PASLIN instead of PADPHA at the C-terminal of STh. After verification of the cloning by sequencing, it turned out that the restriction enzyme SnaBl had not cut at the TAC / GTA site but at the TA / CGTA site. This modification resulted in a shift in the reading frame, thus generating a premature TAA stop codon. The substitution of the SphI / Hpal fragment of pHPC0838 by the synthetic duplex DNA STNDG2 / STNDG1 leading to the plasmid pSTDG126 makes it possible to have the equivalent of pSTN24 deleted from clpG with the C-terminal end free of the toxin. Plasmids pGMSTC7 and pGMSTC13 are derived from plasmids pSTC22 and pProSTC28, respectively. In these cases, 1 double-stranded oligonucleotide GMCST3 / GMCST5 was introduced between the Sphl and Hpal sites of pSTC22 and pProSTC28. In order to gradually eliminate the amino acids present between the signal peptide of ClpG and the STh toxin, the Hpal / Hpal and Hpal / Smal fragments of pGMSTC7 were deleted to result in the plasmids pGMSTC71 and pGMSTC710 respectively. Finally, the plasmids pGMSTC71 and pGMSTC710 differ from pSTC22 and pSTC17 respectively only by the absence of the clpG gene. Likewise, the constructions pGMSCT13 / 19 and pGMSTCl3 / 28 were obtained respectively after deletion of the Hpal / Hpal or EcoRI / EcoRI fragment from pGMSTC13. Only pGMSTC13 / 19 corresponds to the plasmid pProSTC28 deleted from the clpG gene.
Ces différentes constructions ont été vérifiées par sequençage et introduites dans les différentes souches mutées pour les protéines DsbA et/ou DsbB, avant d'être testées pour leur activité entérotoxique et leur sécrétion dans le milieu extracellulaire. La figure 12 représente la sécrétion et la toxicité des hybrides correspondant aux différentes fusions entre le peptide signal de ClpG et STh. Sur la figure 12, on observe l'accumulation du fluide intestinal par les surnageants non dilués provenant de cultures en milieu solide des bactéries recombinantes. La sécrétion des hybrides a été déterminée par lecture de l'absorbance à 490 nm des plaques ELISA recouvertes par la toxine ST (kit E. coli ST EIA, Oxoid) comme indiqué dans la figure 6. + ou -, présence ou absence de sécrétion. I/C, moyenne établie à partir d'un groupe de 3 à 9 souriceaux par échantillon. Un I/C ≥ 0,09 est considéré comme positif.These different constructions were verified by sequencing and introduced into the different mutated strains for the proteins DsbA and / or DsbB, before being tested for their enterotoxic activity and their secretion in the extracellular medium. FIG. 12 represents the secretion and the toxicity of the hybrids corresponding to the different fusions between the signal peptide of ClpG and STh. In FIG. 12, the accumulation of intestinal fluid is observed by the undiluted supernatants originating from cultures in solid medium of the recombinant bacteria. The secretion of the hybrids was determined by reading the absorbance at 490 nm of the ELISA plates coated with the ST toxin (kit E. coli ST EIA, Oxoid) as indicated in FIG. 6. + or -, presence or absence of secretion . I / C, average established from a group of 3 to 9 young mice per sample. An I / C ≥ 0.09 is considered positive.
Les résultats montrent que la toxine STh mature précédée par la séquence signal de ClpG suffit à induire, dans la majorité des cas, la sécrétion de la toxine biologiquement active et ceci indépendamment du système Dsb. Seule la protéine de fusion codée par pSTDGl7 n'est pas détectée dans le milieu extracellulaire, contrairement à celle codée par pSTN24 qui diffère de la précédente essentiellement par la présence de ClpG et de l'hexapeptide PADPHA au lieu de PASLIN à l'extrémité C-terminale de STh. La présence de cet hexapeptide (PASLIN) en aval de STh (pSTDGl7) semble donc inhiber la sécrétion de la toxine puisque sa suppression (pSTDG126) rétablit la fonction sécrétoire (Figure 12) . Cependant, lorsque la protéine ClpGThe results show that the mature STh toxin preceded by the signal sequence of ClpG is sufficient to induce, in the majority of cases, the secretion of the biologically active toxin and this independently of the Dsb system. Only the fusion protein coded by pSTDGl7 is not detected in the extracellular medium, unlike that coded by pSTN24 which differs from the previous one essentially by the presence of ClpG and the hexapeptide PADPHA instead of PASLIN at the C end -terminal of STh. The presence of this hexapeptide (PASLIN) downstream of STh (pSTDGl7) therefore seems to inhibit the secretion of the toxin since its suppression (pSTDG126) restores the function secretory (Figure 12). However, when the ClpG protein
(257 acides aminés) et les six acides aminés (PADPHA) entre(257 amino acids) and the six amino acids (PADPHA) between
ClpG et STh sont présents à l'extrémité C-terminale de SThClpG and STh are present at the C-terminal end of STh
(pSTN24) , l'hybride est sécrété. Ceci suggère que le couplage de ClpG à l'extrémité C-terminale de STh favoriserait le passage de STh à travers la membrane externe. Par contre, toutes les protéines hybrides présentant la partie C-terminale de STh libre sont sécrétées dans le milieu extracellulaire sous une forme biologiquement active, quelle que soit la séquence peptidique placée entre la séquence signal de ClpG et la toxine STh. Ces résultats indiquent que(pSTN24), the hybrid is secreted. This suggests that coupling of ClpG to the C-terminus of STh would promote the passage of STh across the outer membrane. On the other hand, all the hybrid proteins having the C-terminal part of free STh are secreted into the extracellular medium in a biologically active form, whatever the peptide sequence placed between the signal sequence of ClpG and the STh toxin. These results indicate that
- Un peptide signal hétérologue tel que celui de ClpG peut être suffisant pour exporter la toxine STh seule jusqu'au périplasme de E. col i . Ceci suggère que STh, une fois dans cet espace cellulaire, est capable par elle-même de transloquer à travers la membrane externe.- A heterologous signal peptide such as that of ClpG may be sufficient to export the STh toxin alone to the periplasm of E. col i. This suggests that STh, once in this cell space, is capable by itself of translocating through the outer membrane.
- La sécrétion de la toxine STh seule est influencée par la nature de la séquence peptidique hétérologue présente à son extrémité C-terminale, mais pas à son extrémité N-terminale.- The secretion of the STh toxin alone is influenced by the nature of the heterologous peptide sequence present at its C-terminal end, but not at its N-terminal end.
- ClpG n'est pas nécessaire à la sécrétion de STh quand l'extrémité C-terminale de celle-ci est libre.- ClpG is not necessary for the secretion of STh when the C-terminal end thereof is free.
- ClpG n'est pas impliquée dans la formation des ponts disulfures, ni dans les souches dsb+ , ni dans les souches dsb' , puisque la toxine STh seule fusionnée au peptide signal de ClpG demeure biologiquement active lorsqu'elle est sécrétée.- ClpG is not involved in the formation of disulfide bridges, neither in dsb + strains, nor in dsb ' strains, since the STh toxin alone fused to the signal peptide of ClpG remains biologically active when it is secreted.
3 ) Etat d ' oxydoréduction des protéines hybrides .3) Redox state of the hybrid proteins.
La figure 13 présente l'état d' oxydoréduction d'une protéine hybride produite par les souches dsb+ et dsJ ~ dans les compartiments extracellulaires (A) et intracellulaires (B) . Les surnageants issus de cultures liquides (25 ml) en phase stationnaire (A) ou exponentielleFigure 13 shows the redox state of a hybrid protein produced by the dsb + and dsJ ~ strains in the extracellular (A) and intracellular (B) compartments. Supernatants from liquid cultures (25 ml) in stationary (A) or exponential phase
(B) traités ( + ) ou non (-) avec 100 mM de DTT avant précipitation au TCA 5% final. Le culot est repris dans un tampon contenant ( + ) ou non (-) 10 mM d'AMS. Après migration sur gel de polyacrylamide (12%) en conditions non réductrices, les protéines sont révélées par « Western » immunomarquage en utilisant l'anticorps de lapin anti-ClpG, des anticorps de chèvre anti-IgG de lapin couplés à la biotine et la strptavidine conjuguée à la péroxydase. Red signifie forme réduite et ox forme oxydée. Cox est le témoin d'oxydation correspondant à l'hybride extracellulaire produit par une souche dsb+ hébergeant le plasmide pEHProSTC28.(B) treated (+) or not (-) with 100 mM DTT before precipitation with 5% final TCA. The pellet is taken up in a buffer containing (+) or not (-) 10 mM AMS. After migration on polyacrylamide gel (12%) under non-reducing conditions, the proteins are revealed by “Western” immunostaining using rabbit anti-ClpG antibody, goat anti anti-rabbit IgG antibodies coupled with biotin and strptavidin conjugated to peroxidase. Red stands for reduced form and ox for oxidized form. Cox is the oxidation control corresponding to the extracellular hybrid produced by a dsb + strain hosting the plasmid pEHProSTC28.
L'état dOxydoréduction de l'hybride ClpG-STh extracellulaire sécrété par les mutants dsbA' et dsbB hébergeant le plasmide pProSTC28 a été analysé à partir de surnageants de cultures liquides en phase stationnaire (figure 13A) . Le traitement des surnageants avec le DTT et l'AMS (piste 1) permet de positionner la forme réduite de l'hybride sur les immuno-empreintes . L'analyse du surnageant traité uniquement avec l'AMS (piste 2) montre clairement que l'hybride présent dans le milieu extracellulaire (piste 3) est oxydé puisqu'il ne se lie pas à l'AMS. Ces résultats sont en accord avec ceux relatifs à la toxicité des hybrides (Tableau 8) . L'état d' oxydoréduction de la même protéine de fusion dans le compartiment intracellulaire des souches dsbA* dsbB* et dsbA' dsbB' a aussi été déterminé après avoir précipité au TCA 25 ml d'une culture fraîche prélevée à DO550rm = 0,5 (figure 13B) . Le témoin réduit (piste 2) correspond à une culture réalisée en présence de 5 mM de DTT. La migration sur gel de polyacrylamide des échantillons non chauffés exempts d'agents réducteurs indique que la protéine hybride se présente sous une forme réduite indépendamment de la mutation dsb (pistes 1 et 3). Toutes ces observations sont en défaveur de la formation des ponts disulfures dans le compartiment intracellulaire des cellules Dsb+ ou Dsb"^ mais suggèrent que ceux-ci sont vraisemblablement créés au fur et à mesure de l'exportation des hybrides vers le milieu extracellulaire. Ceci expliquerait le pouvoir toxique des surnageants provenant des souches Dsb" et la non toxicité des lysats cellulaires provenant des souches Dsb+. Afin de confirmer cette hypothèse, le fragment Kpnl/Bglll de pProSTC28 (figure 1) a été inséré entre les sites JCpjQl/βamHI du plasmide pTrc99A (Tableau 2) . Ainsi, le gène de fusion porté par pProSTC28 a été placé sous le contrôle du promoteur Ptrc inductible par l'IPTG. Le plasmide ainsi obtenu, pTrcProSTC28, a été introduit dans les souches dsbA* (JCB570) et dsbA' (JCB571) . Ces deux souches ont été cultivées en milieu LB liquide jusqu'à DO550 -m = 0,5. La culture est ensuite divisée en deux. Une moitié contient 2 mM d'IPTG pour permettre l'induction du promoteur Ptrc contrôlant la production de l'hybride. L'autre moitié, sans IPTG, est utilisée comme témoin négatif d'expression et de sécrétion de l'hybride. Du surnageant de culture (25 ml) est récolté à différents temps. Deux millilitres ont été conservés pour tester leur enterotoxicite dans le test du souriceau nouveau-né. Le reste a été précipité au TCA et additionné d'AMS.The oxidation-reduction state of the extracellular ClpG-STh hybrid secreted by the mutants dsbA ' and dsbB hosting the plasmid pProSTC28 was analyzed using supernatants from liquid cultures in stationary phase. (Figure 13A). Treatment of the supernatants with DTT and AMS (lane 1) makes it possible to position the reduced form of the hybrid on the immunoblots. Analysis of the supernatant treated only with AMS (lane 2) clearly shows that the hybrid present in the extracellular medium (lane 3) is oxidized since it does not bind to AMS. These results are in agreement with those relating to the toxicity of the hybrids (Table 8). The oxidation-reduction state of the same fusion protein in the intracellular compartment of the dsbA * dsbB * and dsbA ' dsbB ' strains was also determined after precipitating 25 ml of a fresh culture taken at DO 550rm = 0 with TCA . 5 (Figure 13B). The reduced control (lane 2) corresponds to a culture carried out in the presence of 5 mM of DTT. The migration on polyacrylamide gel of the unheated samples free of reducing agents indicates that the hybrid protein is present in a reduced form independently of the dsb mutation (lanes 1 and 3). All these observations are against the formation of disulfide bridges in the intracellular compartment of Dsb + or Dsb " ^ cells, but suggest that these are probably created as the hybrids are exported to the extracellular medium. would explain the toxic power of the supernatants originating from the Dsb strains " and the non-toxicity of the cell lysates originating from the Dsb + strains. In order to confirm this hypothesis, the Kpnl / Bglll fragment of pProSTC28 (FIG. 1) was inserted between the JCpjQl / βamHI sites of the plasmid pTrc99A (Table 2). Thus, the fusion gene carried by pProSTC28 was placed under the control of the promoter P trc inducible by IPTG. The plasmid thus obtained, pTrcProSTC28, was introduced into the strains dsbA * (JCB570) and dsbA ' (JCB571). These two strains were cultivated in liquid LB medium up to OD 550 - m = 0.5. The culture is then divided in two. One half contains 2 mM IPTG to allow the induction of the P trc promoter controlling the production of the hybrid. The other half, without IPTG, is used as a negative control for expression and secretion of the hybrid. Culture supernatant (25 ml) is collected at different times. Two milliliters were kept to test their enterotoxicity in the newborn baby mouse test. The rest was precipitated with TCA and added with AMS.
La figure 14 présente la maturation des protéines hybrides au cours de leur sécrétion par des souches dsb* et dsb' . Les bactéries dsbA' (A) ou dsbA* (B) contenant le plasmide pTrcProSTC28 sont cultivées en milieu liquide avec (+) ou sans (-) 2 mM d'IPTG. Un aliquot (2 ml) de surnageant est prélevé à différents temps pour analyser son activité entérotoxique (A, a et B,a). Chaque histogramme représente la moyenne des rapports I/C de 3 à 5 souriceaux. Une réponse > 0,09 est considérée comme positive. A chaque temps et pour chaque condition, 25 ml de surnageant sont traités (+) ou non (-) avec 100 mM de DTT avant précipitaion au TCA (5% final) . Le culot est repris dans un tampon contenant ( +) ou non (-) 10 mM d'AMS. Après migration sur gel de polyacrylamide à 12% en conditions non réductrices, les protéines sont révélées par « Western » immunomarquage avec l'anticorps anti-ClpG (A,b ; B,b ete) ou avec un mélange d'anticorps monoclonaux anti-Sta 11C + 20C1 (A,c) . La figure B,b ne permettant pas de voir clairement les différents profils protéiques, une deuxième série d'expériences analogues a été réalisée uniquement pour les temps de croissance compris entre 90 et 115 minutes (B,c). Les immuno-empreintes sont visualisées par l'utilisation d'anticorps secondaires couplés à la biotine et de la streptavidine conjuguée à la péroxydase. Les étoiles ( ~k ) et ("À") indiquent respectivement la forme réduite et la forme oxydée de l'hybride. Le rond (•) désigne probablement une autre forme oxydée de l'hybride. Red signifie forme réduite et ox forme oxydée. Cox est le témoin d'oxydation correspondant à l'hybride extracellulaire produit par une souche dsb* hébergeant le plasmide pEHProSTC18. O.n. signifie culture « overnight ».Figure 14 shows the maturation of the hybrid proteins during their secretion by dsb * and dsb ' strains. The bacteria dsbA ' (A) or dsbA * (B) containing the plasmid pTrcProSTC28 are cultivated in a liquid medium with (+) or without (-) 2 mM of IPTG. An aliquot (2 ml) of supernatant is removed at different times to analyze its enterotoxic activity (A, a and B, a). Each histogram represents the average of the I / C ratios of 3 to 5 mice. A response> 0.09 is considered positive. At each time and for each condition, 25 ml of supernatant are treated (+) or not (-) with 100 mM of DTT before precipitation with TCA (5% final). The pellet is taken up in a buffer containing (+) or not (-) 10 mM AMS. After migration on 12% polyacrylamide gel under non-reducing conditions, the proteins are revealed by “Western” immunostaining with the anti-ClpG antibody (A, b; B, b ete) or with a mixture of anti-monoclonal antibodies. Sta 11C + 20C1 (A, c). Figure B, b not allowing a clear view of the different protein profiles, a second series of similar experiments was carried out only for the growth times between 90 and 115 minutes (B, c). Immunoblots are visualized by the use of secondary antibodies coupled to biotin and streptavidin conjugated to peroxidase. The stars (~ k) and ("À") indicate respectively the reduced form and the oxidized form of the hybrid. The circle (•) probably indicates another oxidized form of the hybrid. Red stands for reduced form and ox for oxidized form. Cox is the oxidation control corresponding to the extracellular hybrid produced by a dsb * strain hosting the plasmid pEHProSTC18. Culture means "overnight".
Dans la souche JCB571, une bande située au niveau de la forme réduite et une autre située au niveau de la forme oxydée de la protéine hybride sont observées avec l'antiserum anti-ClpG dès 15 min de culture en présence d'IPTG (figure 14A, b, piste 1). Aucune bande n'est détectée sans induction par l'IPTG, même après 115 min de culture (figure 14A, b, piste 7) . Seule la forme oxydée est révélée après traitement avec l'AMS d'une culture d'une nuit en présence d'IPTG (figure 14A, b, piste 9) et seules ces formes sont détectées par les anticorps monoclonaux anti-ST 11C et 20C1 (figure 14A, c) comme cela a déjà été montré antérieurement (Figure 10B) . L'hybride détecté après 15 à 20 min de culture en présence d'IPTG est toxique (figure 14A, a). Aucune activité toxique n'est décelée dans les surnageants des cultures non induites .In strain JCB571, a band located at the level of the reduced form and another located at the level of the oxidized form of the hybrid protein are observed with the anti-ClpG antiserum from 15 min of culture in the presence of IPTG (FIG. 14A, b, lane 1). No band is detected without induction by IPTG, even after 115 min of culture (FIG. 14A, b, lane 7). Only the oxidized form is revealed after treatment with AMS of an overnight culture in the presence of IPTG (FIG. 14A, b, lane 9) and only these forms are detected by the anti-ST 11C and 20C1 monoclonal antibodies. (Figure 14A, c) as has already been shown previously (Figure 10B). The hybrid detected after 15 to 20 min of culture in the presence of IPTG is toxic (FIG. 14A, a). No toxic activity was detected in the supernatants of the non-induced cultures.
Dans la souche JCB570 (figure 14B) , les formes réduites et oxydées de l'hybride apparaissent respectivement 15 min et 90 min après l'ajout de l'IPTG (figure 14B, b, piste 4 et c, piste 1). L'apparition de la forme oxydée, qui traduit la présence des ponts disulfures, est corrélée avec l'acquisition du pouvoir toxique du surnageant (figure 14B, a) . La bande intermédiaire (figureIn strain JCB570 (FIG. 14B), the reduced and oxidized forms of the hybrid appear respectively 15 min and 90 min after the addition of the IPTG (FIG. 14B, b, lane 4 and c, lane 1). The appearance of the oxidized form, which translates the presence of the disulfide bridges, is correlated with the acquisition of the toxic power of the supernatant (FIG. 14B, a). The intermediate band (figure
14B, b et c) pourrait correspondre à une deuxième forme oxydée de la protéine comme le laissent suggérer les doublets protéiques réagissant avec les anticorps anti-STa14B, b and c) could correspond to a second oxidized form of the protein as suggested by the protein doublets reacting with anti-STa antibodies
(figure 14A, c, piste 4) et l'absence de cette bande en présence de DTT et d'AMS (figure 14B, c, piste 3) . L'ensemble de ces résultats démontre que l'hybride passe à travers la membrane externe de la bactérie Dsb+ ou Dsb" sous forme réduite. Les ponts disulfures se forment alors progressivement au fur et à mesure de la sécrétion des hybrides réduits dans le milieu extracellulaire, probablement par l'action de l'oxygène de l'air, comme cela a été démontré précédemment (Figure 9). Le système Dsb periplasmique n'est donc pas impliqué dans la formation des ponts disulfures de la portion STh des hybrides.(Figure 14A, c, lane 4) and the absence of this band in the presence of DTT and AMS (Figure 14B, c, lane 3). All of these results demonstrate that the hybrid passes through the outer membrane of the bacterium Dsb + or Dsb " in reduced form. The disulfide bridges then form gradually as the secretions of the reduced hybrids are formed in the medium. extracellular, probably by the action of oxygen in the air, as previously demonstrated (Figure 9), so the periplasmic Dsb system is not involved in the formation of disulfide bridges in the STh portion of hybrids.
4) Réduction de l'insuline par la toxine STa. Les résultats rapportés précédemment désignent l'oxygène de l'air comme l'un des candidats possibles responsables de l'oxydation des hybrides ClpG-STh in vi tro, et par conséquent de la formation des ponts disulfures dans le milieu extracellulaire. Cependant, la teneur en oxygène dans la lumière intestinale est faible. Il est donc concevable qu'un système plus efficace puisse intervenir in vivo pour oxyder les groupements thiols de la portion STh des hybrides à l'extérieur de la cellule bactérienne. La séquence peptidique de STh contient deux fois le motif Cys- X-X-Cys connu pour être un site actif caractéristique des protéines ayant une activité oxydoréductase impliquée dans les échanges thiols-ponts disulfures. La portion STh des hybrides pourrait donc être capable d'échanger des ponts disulfures avec d'autres protéines. Cette hypothèse a été vérifiée en testant la capacité de la STh libre ou couplée à ClpG à catalyser in vi tro la réduction des ponts disulfures de l'insuline par le DTT. La figure 15 représente la réduction de 1 ' insuline catalysée par différentes protéines en présence de DTT.4) Reduction of insulin by the toxin STa. The previously reported results point to oxygen in the air as one of the possible candidates responsible for the oxidation of ClpG-STh hybrids in vi tro, and therefore the formation of disulfide bridges in the extracellular medium. However, the oxygen content in the intestinal lumen is low. It is therefore conceivable that a more efficient system could intervene in vivo to oxidize the thiol groups of the STh portion of the hybrids outside the bacterial cell. The STh peptide sequence contains twice the Cys-XX-Cys motif known to be an active site characteristic of proteins having oxidoreductase activity involved in thiol-disulfide bridge exchanges. The STh portion of hybrids may therefore be able to exchange disulfide bridges with other proteins. This hypothesis was verified by testing the capacity of free STh or coupled to ClpG to catalyze in vi tro the reduction of the disulfide bridges of insulin by DTT. Figure 15 shows the reduction of insulin catalyzed by different proteins in the presence of DTT.
Les surnageants sont obtenus à partir de cultures sur milieu solide en phase stationnaire. La souche JCB818 (pTrcSTN24) a été cultivée en présence (+) ou en absence (-) de 2 mM d'IPTG.The supernatants are obtained from cultures on solid medium in the stationary phase. The JCB818 strain (pTrcSTN24) was cultured in the presence (+) or in the absence (-) of 2 mM IPTG.
Le DTT réduit la toxine STh qui à son tour réduit l'insuline à travers une réaction d'échanges de ponts disulfures. La libération de la chaîne B de l'insuline induit alors la formation d'un précipité blanc. La thioredoxine de Spirulina sp (Sigma) a été utilisée comme témoin positif. L'insuline (1 mg/ml) incubée dans le tampon phosphate de potassium 0,1M, EDTA 2 mM contenant uniquement du DTT 0,33 mM correspond au témoin négatif. La protéine DsbA purifiée (Calbiochem) a servi de témoin positif comme oxydoréductase du système Dsb. Le moment où apparaît la précipitation, et le taux de précipitation de la chaîne B de l'insuline sont les paramètres quantitatifs pris en considération pour mesurer la réduction de l'insuline. Les résultats sont répertoriés dans le tableau 9.DTT reduces the STh toxin which in turn reduces insulin through a disulfide bridge exchange reaction. The release of the B chain from insulin then induces the formation of a white precipitate. The thioredoxin from Spirulina sp (Sigma) was used as a positive control. The insulin (1 mg / ml) incubated in the 0.1M potassium phosphate buffer, 2 mM EDTA containing only 0.33 mM DTT corresponds to the negative control. The purified DsbA protein (Calbiochem) served as a positive control as an oxidoreductase of the Dsb system. The timing of precipitation, and the rate of precipitation of the insulin B chain are the quantitative parameters considered to measure the reduction in insulin. The results are listed in Table 9.
Tableau 9Table 9
Echantillon Début de précipitation Taux de précipitationSample Beginning of precipitation Precipitation rate
(minutes) (ΔAS50nι- X min"1)(minutes) (ΔA S50nι - X min "1 )
Thioredoxine 12 0,078Thioredoxin 12 0.078
Contrôle négatif 91 0,012Negative control 91 0.012
Toxine STp 44 0,030Toxin STp 44 0.030
Protéine DsbA 24 0,042DsbA 24 protein 0.042
Surnageant B41 27 0,028Supernatant B41 27 0.028
Surnageantsupernatant
JCB818(pTrcSTN24) (+IPTG) 34 0,037JCB818 (pTrcSTN24) (+ IPTG) 34 0.037
Surnageantsupernatant
JCB818(pTrcSTN24) (- -IPTG) 59 0,011JCB818 (pTrcSTN24) (- -IPTG) 59 0.011
Le tableau 9 ci-dessus rapporte la réduction de l'insuline par la toxine STa libre ou couplée à ClpG. Le temps d'apparition de la précipitation est déterminé par l'augmentation de l'absorbance à 650 n (A650rι de 0,02 au dessus de la ligne de base. Le taux de précipitation représente l'augmentation maximale de l'absorbance à 650 nm pendant l'intervalle de temps d'une minute pour des valeurs de A650rm comprise entre 0 et 1. Les valeurs quasi similaires obtenues avec la toxine STp pure, la toxine STp naturelle de E. coli B41 et DsbA, sont inférieures à celles obtenues avec la thioredoxine mais supérieures à celles observées avec le contrôle négatif. Afin de vérifier si la toxine conserve les mêmes propriétés sous sa forme conjuguée, le gène de fusion porté par pSTN24 a été placé sous le contrôle du promoteur Ptrc par insertion du fragment Kpnl/Xbal de pSTN24 entre les sites Kpnl /Xbal du plasmide pTrc99A avant d'être transféré dans la souche JCB818 dsbA' dsbB' . Après induction par l'IPTG, le surnageant de culture provenant de la souche JCB818 (pTrcSTN24) ainsi obtenue s'avère capable de précipiter l'insuline à une vitesse et à un taux semblables à ceux de la protéine DsbA et de la toxine STp. En absence d'induction, la précipitation apparaît plus tardivement qu'en présence d'IPTG et le taux de précipitation de l'insuline est identique à celui du contrôle négatif (figure 15 et Tableau 9) . T 9 above table relates the reduction of insulin by the free STa toxin or coupled to ClpG. The precipitation appearance time is determined by the increase in absorbance to 650 n ( A650rι 0.02 above the baseline. The precipitation rate represents the maximum increase in absorbance to 650 nm during the one minute time interval for values of A 650rm between 0 and 1. The almost similar values obtained with pure STp toxin, the natural STp toxin from E. coli B41 and DsbA, are lower than those obtained with thioredoxin but higher than those observed with the negative control. In order to verify whether the toxin retains the same properties in its conjugated form, the fusion gene carried by pSTN24 was placed under the control of the P trc promoter by insertion of the Kpnl / Xbal fragment of pSTN24 between the Kpnl / Xbal sites of the plasmid pTrc99A before being transferred to the JCB818 dsbA ' dsbB ' strain. After induction by IPTG, the culture supernatant from the strain JCB818 (pTrcSTN24) thus obtained proves capable of precipitating insulin at a speed and at a rate similar to that of the protein DsbA and the toxin STp. In the absence of induction, precipitation appears later than in the presence of IPTG and the insulin precipitation rate is identical to that of the negative control (Figure 15 and Table 9).
La toxine STp et les hybrides ClpG-STh possèdent donc des propriétés analogues à la protéine DsbA qui leur permettent de catalyser la réduction de 1 ' insuline par l'intermédiaire du DTT. Ainsi, la toxine STa, couplée ou non à ClpG, est active in vi tro dans les échanges de ponts disulfures. Un modèle de maturation de la toxine STa libre ou couplée à ClpG : (1) la toxine STa seule ou associée à ClpG est synthétisée sous forme réduite dans le milieu intracellulaire des bactéries Dsb+ ou Dsb", (2) elle traverse ensuite la membrane externe de la bactérie sous cette forme et, (3) une fois dans le milieu extracellulaire, les ponts disulfures intramoléculaires seraient créés progressivement par l'action de l'oxygène et/ou à travers une réaction d'échanges avec des protéines oxydées autres que DsbA et DsbB .The STp toxin and the ClpG-STh hybrids therefore have properties analogous to the DsbA protein which allow them to catalyze the reduction of insulin via DTT. Thus, the STa toxin, whether or not coupled to ClpG, is active in vitro in the exchange of disulfide bridges. A maturation model of the free or coupled STp toxin with ClpG: (1) the STa toxin alone or associated with ClpG is synthesized in reduced form in the intracellular medium of bacteria Dsb + or Dsb " , (2) it then crosses the external membrane of the bacterium in this form and, (3) once in the extracellular medium, the disulfide bridges intramoleculars would be created gradually by the action of oxygen and / or through an exchange reaction with oxidized proteins other than DsbA and DsbB.
III - Immunogénicité des protéines hybrides .III - Immunogenicity of hybrid proteins.
1) Production d'anticorps dirigés contre les protéines recombinantes .1) Production of antibodies directed against the recombinant proteins.
Malgré leur toxicité, les bactéries DH5 hébergeant différents plasmides recombinants (Tableau 2) ou les surnageants de culture correspondants ont été injectés à des animaux (souris, lapins) par différentes voies d'inoculation (intra-dermique, intra-veineuse , intra- péritonéale, orale) dans le but d'évaluer leur capacité à produire des anticorps dirigés contre la protéine porteuse ClpG et surtout contre la partie STh de l'hybride. Selon les résultats obtenus, leurs potentialités neutralisantes voire protectrices ont aussi été estimées dans la perspective de l'utilisation de ces anticorps en immunothérapie. Dans cette étude, nous avons inclus un hybride " détoxifié " par modification génétique de la séquence STh en vue d'une vaccination active chez l'homme ou l'animal. Cet hybride non toxique a été construit en insérant entre les sites Hpal et Xbal de pHPC0838 (figure 1) l' oligonucléotide de synthèse STGL673 /STGL635 codant pour la toxine STh dont les acides aminés Pro13 et Ala14, impliqués dans la reconnaissance au récepteur GC-C, ont été remplacés respectivement par une glycine et une leucine.Despite their toxicity, the DH5 bacteria harboring different recombinant plasmids (Table 2) or the corresponding culture supernatants were injected into animals (mice, rabbits) by different routes of inoculation (intra-dermal, intravenous, intraperitoneal) , oral) in order to evaluate their capacity to produce antibodies directed against the carrier protein ClpG and especially against the STh part of the hybrid. According to the results obtained, their neutralizing or even protective potentials have also been estimated with a view to the use of these antibodies in immunotherapy. In this study, we included a hybrid "detoxified" by genetic modification of the STh sequence for active vaccination in humans or animals. This non-toxic hybrid was constructed by inserting between the Hpal and Xbal sites of pHPC0838 (Figure 1) the synthetic oligonucleotide STGL673 / STGL635 coding for the STh toxin including the amino acids Pro 13 and Ala 14 , involved in recognition at the receptor GC-C, have been replaced by glycine and leucine respectively.
La figure 14 représente la structure de la fusion ClpG-STh "détoxifiée" . Les acides aminés sont numérotés à partir de 1 ' extrémité N-terminale de la protéine mature ClpG. Les séquences se rapportant à ClpG sont en caractères gras . Les acides aminés correspondant à 1 ' oligonucléotide de synthèse codant pour la toxine STh modifiée sont encadrés en bleu. Les sites de restriction sont soulignés. La flèche verticale représente le site de clivage par la peptidase signal. Les astérisques indiquent les acides aminés modifiés : les résidus glycine et leucine remplacent respectivement les résidus proline et alanine dans la séquence normale de STh. pSK+, pBluescript (S +) .Figure 14 shows the structure of the "detoxified" ClpG-STh fusion. Amino acids are numbered from the N-terminus of the mature protein ClpG. The sequences relating to ClpG are in bold. The amino acids corresponding to the synthetic oligonucleotide coding for the modified STh toxin are outlined in blue. Restriction sites are underlined. The vertical arrow represents the site of cleavage by signal peptidase. The asterisks indicate the modified amino acids: the glycine and leucine residues replace the proline and alanine residues respectively in the normal STh sequence. pSK +, pBluescript (S +).
Le plasmide pSTCDMl ainsi obtenu (Figure 16) , exprime une protéine hybride ClpG-STh extracellulaire qui est reconnue en " Western " immunomarquage par les anticorps polyclonaux anti-ClpG, mais faiblement par les anticorps monoclonaux anti-STa 11C et 20C1. Après quantification par ELISA compétition, l'hybride λ détoxifié " contenu dans la préparation vaccinale est estimé à 10 ng/1010 bactéries soit à 80 ng/ml . L'utilisation des hybrides toxiques et non toxiques comme antigènes vaccinaux a aussi pour objectif de dégager une éventuelle relation entre enterotoxicite et immunogénicité . Pour chaque type d'antigène, les bactéries recombinantes vivantes ont été inoculées à un groupe de cinq souris et un seul lapin respectivement par voie intra- péritonéale et par voie intra-veineuse (figure 17) suivant les modalités décrites dans le chapitre Matériel et Méthodes. La figure 17 représente l 'immunogénicité des bactéries recombinantes. Titres IgG anti-ClpG (A) et titres IgG anti-ST (B) après inoculation des bactéries DH5 hébergeant les plasmides indiqués. Les souris ont été immunisées avec 2 à 4.10e bactéries et les lapins avec 5.108 bactéries . Les sérums de chaque groupe de souris ont été mélangés avant le dosage ELISA. Les titres anticorps exprimés en logio de l'inverse de la dilution des sérums sont calculés après avoir déduit le signal obtenu avec le sérum des animaux immunisés avec la souche DH5α (pDSPH524) utilisée comme témoin négatif. IV, voie intra-veineuse ; IP, voie intra-péritonéale.The plasmid pSTCDMl thus obtained (FIG. 16), expresses a hybrid protein ClpG-STh extracellular which is recognized in "Western" immunolabelling by polyclonal anti-ClpG antibodies, but weakly by the monoclonal anti-STa 11C and 20C1 antibodies. After quantification by ELISA competition, the λ detoxified hybrid "contained in the vaccine preparation is estimated at 10 ng / 10 10 bacteria or 80 ng / ml. The use of toxic and non-toxic hybrids as vaccine antigens also aims to identify a possible relationship between enterotoxicity and immunogenicity. For each type of antigen, the live recombinant bacteria were inoculated into a group of five mice and a single rabbit, respectively intraperitoneally and intravenously (FIG. 17). Modalities described in the Material and Methods chapter Figure 17 represents the immunogenicity of the recombinant bacteria: anti-ClpG (A) IgG titers and anti-ST (B) IgG titers after inoculation of the DH5 bacteria harboring the indicated plasmids. were immunized with 2 to 4.10 e bacteria and rabbits with 5.10 8 bacteria. sera from each group of mice were mixed advan t the ELISA assay The antibody titers expressed in log of the inverse of the dilution of the sera are calculated after deducing the signal obtained with the serum of animals immunized with the strain DH5α (pDSPH524) used as a negative control. IV, intravenous route; PI, intraperitoneal route.
Après récupération des sérums, les titres des IgG anti-ClpG et anti-STh ont été mesurés par ELISA sur des plaques de microtitration recouvertes respectivement avec la protéine ClpG (1 μg) et avec la toxine STp (kit E. coli ST EIA, Oxoid) . Les sérums de chaque groupe de souris ont été mélangés avant d'être analysés. Des réponses IgG sériques anti-ClpG ont été obtenues dans tous les cas et les titres, compris entre log10= 4 et log10= 6, sont similaires à celui du témoin positif (pEH524) (Figure 17A) . Les réponses IgG sériques anti-STh sont plus faibles puisque les titres varient de log10= 0 (hybride " détoxifié ") à log10= 4,3 (hybrides pSTC17 + pDSPH524) (Figure 17B) . Il pourrait donc exister une certaine relation entre toxicité et immunogénicité de la STh couplée à ClpG. Cette relation suggère que la conformation tridimentionnelle native de la toxine à l'intérieur de la structure hybride est importante pour la production d'anticorps anti-STh. Ces titres apparaissent plus importants chez le lapin que chez la souris. Les bactéries hébergeant le plasmide pEHSTC22 ou [pSTC17 + pDSPH524] ont permis d'obtenir les meilleurs titres anti-STh chez le lapin. L'ensemble des inoculations démontre que toutes les bactéries sont fortement immunogènes car elles sont capables, dans la plupart des cas, d'induire à la fois la production d'anticorps anti- ClpG et anti-STh. La réponse dirigée contre la protéine ClpG est élevée dans tous les cas et est assez homogène d'une bactérie à l'autre à l'intérieur d'une même espèce animale. Par contre, les réponses anti-STh sont beaucoup plus variables selon l'espèce animale et les bactéries recombinantes .After recovery of the sera, the anti-ClpG and anti-STh IgG titers were measured by ELISA on microtiter plates covered respectively with the ClpG protein (1 μg) and with the STp toxin (kit E. coli ST EIA, Oxoid). The sera from each group of mice were mixed before being analyzed. Anti-ClpG serum IgG responses were obtained in all cases and the titers, between log 10 = 4 and log 10 = 6, are similar to that of the positive control (pEH524) (FIG. 17A). The anti-STh serum IgG responses are lower since the titers vary from log 10 = 0 ("detoxified" hybrid) to log 10 = 4.3 (pSTC17 + pDSPH524 hybrids) (Figure 17B). There could therefore be a certain relationship between the toxicity and immunogenicity of STh coupled to ClpG. This relationship suggests that the native three-dimensional conformation of the toxin within the hybrid structure is important for the production of anti-STh antibodies. These titles appear more important in rabbits than in mice. The bacteria harboring the plasmid pEHSTC22 or [pSTC17 + pDSPH524] made it possible to obtain the best anti-STh titers in rabbits. All of the inoculations demonstrate that all bacteria are highly immunogenic because they are capable, in most cases, of inducing both the production of anti-ClpG and anti-STh antibodies. The response directed against the ClpG protein is high in all cases and is fairly homogeneous from one bacterium to another within the same species animal. On the other hand, the anti-STh responses are much more variable depending on the animal species and the recombinant bacteria.
Pour chaque type d'hybride, des surnageants de cultures ont aussi été inoculés à des groupes de cinq souris et un lapin respectivement par voie intra- péritonéale et intra-dermique, comme indiqué dans le chapitre Matériel et Méthodes.For each type of hybrid, culture supernatants were also inoculated into groups of five mice and one rabbit respectively by intraperitoneal and intra-dermal routes, as indicated in the Materials and Methods chapter.
La figure 18 représente 1 ' immunogénicité des surnageants. Les animaux ont reçu un inoculum de 200 μl (souris) et 500 μl (lapins) de surnageants provenant des souches DH5α recombinantes cultivées sur milieu gélose. Les titres anticorps anti-ClpG (A) et anti-STh (B) exprimés en logio de 1 ' inverse de la dilution des sérums sont calculés après avoir déduit le signal obtenu avec le sérum des animaux immunisés avec la souche DH5α (pDSPH524) utilisée comme témoin négatif. La concentration approximative dans les surnageants est de 0,08 μg eq.STh/ml pour l'hybride non toxique et varie entre 0,25 à 6,3 μg eq.STh/ml pour les hybrides toxiques (Figure 6) . IP, voie intra-péritonéale ; ID, voie intra-dermique ; AIF, adjuvant incomplet de Freund.Figure 18 shows the immunogenicity of the supernatants. The animals received an inoculum of 200 μl (mouse) and 500 μl (rabbits) of supernatants from the recombinant DH5α strains cultured on agar medium. The anti-ClpG (A) and anti-STh (B) antibody titres expressed in log of the inverse of the dilution of the sera are calculated after deducing the signal obtained with the serum of animals immunized with the strain DH5α (pDSPH524) used. as a negative control. The approximate concentration in the supernatants is 0.08 μg eq.STh / ml for the non-toxic hybrid and varies between 0.25 to 6.3 μg eq.STh / ml for the toxic hybrids (Figure 6). PI, intraperitoneal route; ID, intra-dermal route; AIF, incomplete adjuvant of Freund.
Le titre d'IgG sériques anti-ClpG est de log10= 1,6 chez le lapin immunisé avec le surnageant " détoxifié ". Dans le cas des surnageants toxiques, il varie entre log10= 3,8 et log10= 5,6 selon l'espèce animale et l'hybride utilisé (Figure 18A) et le titre des IgG sériques anti-STa entre log10= 1,7 et log10= 2,2 chez la souris, et entre log10= 1,8 et log10= 3,5 chez le lapin (Figure 18B) . Les hybrides codés par les plasmides pEHProSTC28 et pEHSTC22 ont permis d'obtenir les titres anti-STa les plus élevés chez les lapins. Comme précédemment, l'hybride " détoxifié " n'induit aucune réponse anti-ST. Cependant, le fait que le titre d'IgG anti-ClpG sériques correspondant soit très faible (log10= 1,6) est probablement dû à la faible quantité d'hybrides inoculés (40 ng eq.STh) et pourrait expliquer l'absence d'anticorps dirigés contre la toxine.The anti-ClpG serum IgG titer is log 10 = 1.6 in rabbits immunized with the "detoxified" supernatant. In the case of toxic supernatants, it varies between log 10 = 3.8 and log 10 = 5.6 depending on the animal species and the hybrid used (Figure 18A) and the titer of serum anti-STa IgG between log 10 = 1.7 and log 10 = 2 , 2 in mice, and between log 10 = 1.8 and log 10 = 3.5 in rabbits (Figure 18B). The hybrids encoded by the plasmids pEHProSTC28 and pEHSTC22 made it possible to obtain the highest anti-STa titers in rabbits. As before, the "detoxified" hybrid does not induce an anti-ST response. However, the fact that the corresponding anti-ClpG serum IgG titer is very low (log 10 = 1.6) is probably due to the small quantity of inoculated hybrids (40 ng eq.STh) and could explain the absence antibodies to the toxin.
2) Neutralisation de l'activité entérotoxique.2) Neutralization of enterotoxic activity.
La première étape de cette expérience visait à établir un protocole de neutralisation. Pour cela, 500 μl de différents anticorps anti-STa polyclonaux et monoclonaux décrits dans la littérature comme étant neutralisants, ont été incubés en présence de 80 ng (10 U) de toxine STp pure, dans les conditions de neutralisation préconisées par les différents auteurs, et injectés à des souriceaux nouveau- nés. Un seul de ces anticorps, l'anticorps G104-6, s'est avéré capable de neutraliser la toxine STp. Par conséquent, dans la suite de notre étude, nous avons choisi les conditions de neutralisation correspondant à cet anticorps qui a donc été choisi comme témoin positif. Nous avons incubé pendant 18 heures à 4°C nos différents sérums en présence de toxine pour tester leur pouvoir neutralisant. Comme prévu, le sérum G104-6 neutralise les surnageants contenant les différents hybrides ClpG-STh et celui correspondant à la souche sauvage B41. Les résultats obtenus avec nos sérums de lapins et de souris après inoculation des surnageants ou des bactéries recombinantes vivantes, ont montré que seul le sérum du lapin immunisé par voie intra-dermique avec le surnageant correspondant à la souche DH5α (pEHProSTC28) neutralisait l'effet de la toxine STp pure.The first step in this experiment was to establish a neutralization protocol. For this, 500 μl of different polyclonal and monoclonal anti-STa antibodies described in the literature as being neutralizing, were incubated in the presence of 80 ng (10 U) of pure STp toxin, under the neutralization conditions recommended by the various authors, and injected into newborn mice. Only one of these antibodies, the G104-6 antibody, has been shown to neutralize the STp toxin. Consequently, in the rest of our study, we have chosen the neutralization conditions corresponding to this antibody which was therefore chosen as a positive control. We incubated for 18 hours at 4 ° C our various sera in the presence of toxin to test their neutralizing power. Provided A s, the G104-6 serum neutralized supernatants containing the different ClpG STh-hybrid and one corresponding to the wild strain B41. The results obtained with our sera from rabbits and mice after inoculation of the supernatants or living recombinant bacteria, showed that only the serum of the rabbit immunized intra-dermally with the supernatant corresponding to the strain DH5α (pEHProSTC28) neutralized the effect. pure STp toxin.
Le tableau 10 ci-des s ous rapporte la séroneutralisation de l ' activité entérotoxique .Table 10 below shows the seroneutralization of enterotoxic activity.
Figure imgf000105_0001
a SL28, sérum du lapin immunisé par voie intradermique avec le surnageant correspondant à l'hybride exprimé par pEHProSTC28 en présence d'adjuvant incomplet de Freund. (+ ) et (-), en présence ou en absence du sérum SL28. I/C, moyenne établie à partir d'un groupe de 4 à 11 souriceaux par échantillon. Un I/C > 0,090 est considéré comme positif. Le pourcentage (%) est déterminé par le rapport du nombre de souriceaux malades/nombre total de souriceaux testés. b Les inoculats sont incubés pendant 18 heures à + 4°C en présence de différents antisérums . c Les bactéries vivantes B41 lavées avec du PBS sont mises en présence ou en absence de SL28 et administrées immédiatement chez les souriceaux. La numérotation des bactéries est réalisée sur boîtes sélectives MacConkey lactose.
Figure imgf000105_0001
a SL28, rabbit serum immunized intradermally with the supernatant corresponding to the hybrid expressed by pEHProSTC28 in the presence of incomplete Freund's adjuvant. (+) and (-), in the presence or absence of the SL28 serum. I / C, average established from a group of 4 to 11 young mice per sample. An I / C> 0.090 is considered positive. The percentage (%) is determined by the ratio of the number of sick mice / total number of mice tested. b The inoculates are incubated for 18 hours at + 4 ° C in the presence of different antisera. c Live bacteria B41 washed with PBS are placed in the presence or absence of SL28 and administered immediately to young mice. The bacteria are numbered on MacConkey lactose selective boxes.
Par conséquent, seul ce sérum, nommé SL28, a été testé pour sa capacité à neutraliser les surnageants homologues ou heterologues (Tableau 10). SL28 inhibe l'activité entérotoxique des hybrides exprimés par pEHSTC22, pEHProSTC28 et pSTC17 mais pas celle de l'hybride exprimé par pEHSTN24. Dans ce dernier cas, le résultat n'est pas surprenant puisque les tests ELISA (figures 4 et 6B) et les " Western " i muno-empreintes (figure 3) ont toujours montré un manque d'affinité des anticorps monoclonaux spécifiques de STa pour cet hybride. SL28 est également efficace contre la toxine STp naturelle sécrétée par la souche B41. Afin de se rapprocher le plus possible des conditions naturelles d'infection, différentes quantités de bactéries B41 vivantes lavées avec du PBS ont été administrées, sans période d'incubation préalable avec le sérum SL28, à des souriceaux nouveau-nés (Tableau 10) . Alors que les bactéries B41 inoculées seules à une concentration de 5.109 à 5.1010 bactéries/ml induisent une accumulation de fluides intestinaux, les bactéries administrées en présence du sérum SL28 conservent leur enterotoxicite à une concentration de 5.1010 bactéries/ml mais pas entre 5.109 bactéries/ml et 2 , 5.10αo bactéries/ml . Pour avoir la certitude que ces données résultaient bien d'un effet neutralisant et non d'un effet bactéricide du sérum, des quantités identiques de bactéries B41, diluées dans 90 % de tampon PBS (témoin négatif) ou dans 90 % de sérum SL28, ont été incubées pendant une nuit à température ambiante, puis dénombrées. Aucune différence n'a été observée en présence ou en absence de sérum, ce qui écarte un effet bactéricide du sérum. 3 ) Protection.Consequently, only this serum, named SL28, was tested for its capacity to neutralize the homologous or heterologous supernatants (Table 10). SL28 inhibits the enterotoxic activity of the hybrids expressed by pEHSTC22, pEHProSTC28 and pSTC17 but not that of the hybrid expressed by pEHSTN24. In the latter case, the result is not surprising since the ELISA tests (Figures 4 and 6B) and the "Western" i muno-imprints (Figure 3) have always showed a lack of affinity of STa specific monoclonal antibodies for this hybrid. SL28 is also effective against the natural STp toxin secreted by the B41 strain. In order to get as close as possible to the natural conditions of infection, different quantities of live B41 bacteria washed with PBS were administered, without prior incubation period with the SL28 serum, to newborn mice (Table 10). While B41 bacteria inoculated alone at a concentration of 5.10 9 to 5.10 10 bacteria / ml induce an accumulation of intestinal fluids, bacteria administered in the presence of serum SL28 retain their enterotoxicity at a concentration of 5.10 10 bacteria / ml but not between 5.10 9 bacteria / ml and 2, 5.10 αo bacteria / ml. To be certain that these data resulted from a neutralizing effect and not from a bactericidal effect of the serum, identical amounts of bacteria B41, diluted in 90% of PBS buffer (negative control) or in 90% of SL28 serum, were incubated overnight at room temperature and then counted. No difference was observed in the presence or absence of serum, which eliminates a bactericidal effect of the serum. 3) Protection.
L'inoculation par voie orale de 1010 actéries recombinantes vivantes à des souris adultes a été réalisée pendant trois jours consécutifs. Quelle que soit la souche de E. coli DH5α, environ 105 à 106 bactéries étaient encore présentes dans l'intestin grêle trois heures après la dernière inoculation, et un jour après dans le caecum et les fécès . Nous avons également montré précédemment (Tableaux 4 et 10) que ces bactéries vivantes injectées par voie intragastrique à des souriceaux nouveau-nés sont capables de déclencher l'accumulation de fluides intestinaux 3 h après leur inoculation. Par conséquent, rien ne s'oppose à l'utilisation des bactéries E . coli DH5 recombinantes vivantes pour stimuler l'immunité mucosale puisqu'elles peuvent se maintenir dans l'intestin et y sécréter les hybrides ClpG-STh.The oral inoculation of 10 10 live recombinant acteriae in adult mice was carried out for three consecutive days. Regardless of the E. coli DH5α strain, approximately 10 5 to 10 6 bacteria were still present in the small intestine three hours after the last inoculation, and one day later in the cecum and feces. We have also previously shown (Tables 4 and 10) that these living bacteria injected intragastrically into newborn mice are capable of triggering the accumulation of intestinal fluids 3 h after their inoculation. There is therefore nothing to prevent the use of E bacteria. coli DH5 live recombinants to stimulate mucosal immunity since they can remain in the intestine and secrete the ClpG-STh hybrids there.
Les différentes bactéries DH5α recombinantes ont alors été administrées à des groupes de quatre souris femelles gestantes par voie orale, comme décrit dans le chapitre Matériel et Méthodes. Chaque portée de souriceaux provenant de ces mères a été séparée en deux lots à l'âge de 3 jours. Le premier lot a été éprouvé avec 1,6 U de toxine STp purifiée, et l'autre, avec 2 U d'hybrides ayant servi à immuniser les souris gestantes. Le groupe de souriceaux issus des mères immunisées avec la souche DH5α (pEH524) a été utilisé comme groupe témoin négatif pour la protection. Dans la majorité des cas, les souriceaux ne sont pas protégés contre une dose de 1,6 U de toxine STp pure. Seuls les groupes de souriceaux issus des trois mères immunisées avec les bactéries recombinantes DH5The different recombinant DH5α bacteria were then administered to groups of four pregnant pregnant mice by the oral route, as described in the Material and Methods chapter. Each litter of mice from these mothers was separated into two lots at the age of 3 days. The first batch was tested with 1.6 U of purified STp toxin, and the other with 2 U of hybrids used to immunize pregnant mice. The group of mice from mothers immunized with the DH5α strain (pEH524) was used as a negative control group for protection. In most cases, mice are not protected from a 1.6 U dose of pure STp toxin. Only groups of mice from three mothers immunized with recombinant DH5 bacteria
(pEHSTC22), un groupe de souriceaux issus d'une mère(pEHSTC22), a group of mice from a mother
(souris N°3) immunisée avec la bactérie DH5(mouse N ° 3) immunized with the DH5 bacteria
[pSTC17+pDSPH524] et un groupe de souriceaux issus d'une mère (souris N°2) immunisée avec la bactérie " détoxifiée " DH5 [pSTCDMl + pDSPH524] semblent partiellement protégés. En effet, dans tous ces cas, 40 % à 50 % des souriceaux résistent à 1,6 U de toxine. Certains souriceaux provenant des mères immunisées avec les bactéries DH5 (pEHProSTC28) ou DH5α [pSTC17+pDSPH524] paraissent également protégés contre 2 U d'hybrides homologues puisque seulement 20 % à 50 % des souriceaux développent une accumulation de fluides intestinaux. Cependant, les protections obtenues avec les hybrides homologues peuvent être dues à des anticorps dirigés seulement contre la partie ClpG de l'hybride. Dans l'ensemble, ces résultats sont plutôt décevants et ne permettent pas de conclure sur l'existence d'une protection des souriceaux issus des mères vaccinées par voie orale.[pSTC17 + pDSPH524] and a group of mice from a mother (mouse N ° 2) immunized with the "detoxified" bacterium DH5 [pSTCDMl + pDSPH524] seem partially protected. In all of these cases, 40% to 50% of young mice resist 1.6 U of toxin. Some mice from mothers immunized with DH5 (pEHProSTC28) or DH5α bacteria [pSTC17 + pDSPH524] also appear to be protected against 2 U of homologous hybrids since only 20% to 50% of mice develop an accumulation of intestinal fluids. However, the protections obtained with homologous hybrids may be due to antibodies directed only against the ClpG part of the hybrid. On the whole, these results are rather disappointing and do not allow us to conclude on the existence of protection for mice from mothers vaccinated orally.
La présence d'anticorps anti-ClpG et anti-STh dans le sérum, le contenu intestinal et les fécès de chaque souris, a été mesurée trois jours après la mise bas. Les IgG et IgA anti-ClpG des différents prélèvements ont été quantifiées sur des plaques de microtitration recouvertes par 1 μg d'antigène ClpG/puits. La recherche des anticorps anti-STa a été effectuée sur une plaque ELISA sensibilisée avec la toxine STa (kit E. coli ST EIA, Oxoid) . Des IgG anti-ClpG ont ainsi pu être mises en évidence dans le sérum d'une seule souris immunisée avec le témoin positif DH5oc (pEH524) (titre log10= 1,7) et dans le sérum de deux souris immunisées avec les bactéries " détoxifiées " (titres log10= 1,2 et 2,6) . Un bruit de fond élevé avec tous les extraits correspondant aux contenus intestinaux n'a pas permis de détecter la présence d'anticorps dirigés contre la protéine ClpG et la toxine ST. L'analyse à partir des fécès s'est avérée alors le seul moyen d'évaluer la production d'anticorps au niveau de la muqueuse intestinale. Des anticorps IgG anti-ClpG (titres log10= 1,5 et 1,2) et IgA anti-ClpG (titres log10= 2,0 et 1,3) ont été décelés dans les fécès de deux souris immunisées avec les bactéries DH5α [pSTCDMl + pDSPH524]. Aucune réponse IgG ou IgA anti-ST n'a été détectée dans les différents échantillons .The presence of anti-ClpG and anti-STh antibodies in the serum, the intestinal contents and the faeces of each mouse was measured three days after parturition. The Anti-ClpG IgG and IgA from the different samples were quantified on microtiter plates coated with 1 μg of ClpG antigen / well. The search for anti-STa antibodies was carried out on an ELISA plate sensitized with the STa toxin (kit E. coli ST EIA, Oxoid). Anti-ClpG IgGs could thus be demonstrated in the serum of a single mouse immunized with the positive control DH5oc (pEH524) (log titer 10 = 1.7) and in the serum of two mice immunized with bacteria " detoxified "(log headings 10 = 1.2 and 2.6). A high background with all the extracts corresponding to the intestinal contents did not make it possible to detect the presence of antibodies directed against the protein ClpG and the toxin ST. Analysis from the faeces was therefore the only way to assess the production of antibodies in the intestinal mucosa. Anti-ClpG IgG antibodies (log titers 10 = 1.5 and 1.2) and anti-ClpG IgA antibodies (log titers 10 = 2.0 and 1.3) were detected in the faeces of two mice immunized with bacteria DH5α [pSTCDMl + pDSPH524]. No anti-ST IgG or IgA response was detected in the different samples.
En résumé, l'immunisation des animaux par voie parentérale avec différentes préparations vaccinalesIn summary, immunization of animals parenterally with different vaccine preparations
(surnageants et bactéries vivantes) a permis, dans la majorité des cas, d'induire des titres élevés d'anticorps sériques spécifiques dirigés contre la protéine porteuse ClpG et la toxine STh. Au vu de ce travail, il est probable qu'il existe une relation directe entre l' immunogénicité et la structure spatiale de la molécule STh des hybrides puisque seuls ceux présentant une activité entérotoxique induisent la production d'anticorps IgG sériques anti-STa. Seul le sérum (SL28) d'un lapin immunisé par voie intradermique avec le surnageant de culture de DH5 (pEHProSTC28) en présence d'adjuvant incomplet de Freund est capable de neutraliser l'activité entérotoxique de la toxine STa naturelle. Cependant, ces résultats encourageants demandent à être reproduits sur un plus grand nombre de lapins. Les résultats sur la protection des souriceaux ne sont pas probants . Le faible niveau d'anticorps IgG ou IgA anti-ClpG et anti-STa obtenus dans le sérum et les fécès des mères 3 jours après la mise bas permet de penser qu'il en est de même pour le lait devant assurer la protection dans l'intestin des souriceaux.(supernatants and living bacteria) has, in the majority of cases, led to high antibody titers specific serum directed against the carrier protein ClpG and the STh toxin. In view of this work, it is likely that there is a direct relationship between the immunogenicity and the spatial structure of the STh molecule of the hybrids since only those exhibiting enterotoxic activity induce the production of anti-STa serum IgG antibodies. Only the serum (SL28) of a rabbit immunized intradermally with the culture supernatant of DH5 (pEHProSTC28) in the presence of incomplete Freund's adjuvant is capable of neutralizing the enterotoxic activity of the natural toxin STa. However, these encouraging results require to be reproduced on a larger number of rabbits. The results on the protection of young mice are not convincing. The low level of anti-ClpG and anti-STa IgG or IgA antibodies obtained in the serum and faeces of the mothers 3 days after parturition suggests that the same is true for the milk intended to provide protection in the gut of mice.
IV- Construction et caractérisation desIV- Construction and characterization of
hybrides GFP-SThGFP-STh hybrids
La green fluorescent protein (GFP) est uneGreen fluorescent protein (GFP) is a
protéine extraite de la méduse Aequorea Victoria . Cetteprotein extracted from the jellyfish Aequorea Victoria. This
protéine de 238 acides aminés, qui a une masse moléculaireprotein of 238 amino acids, which has a molecular mass
de 27 à 30 kDa en SDS-PAGE, a la particularité d'émettre de la fluorescence sous UV sans l'ajout de substrat ou de co-from 27 to 30 kDa in SDS-PAGE, has the particularity of emitting fluorescence under UV without the addition of substrate or co-
facteurs . Elle présente un pic majeur d'absorption à 395 nmfactors. It has a major absorption peak at 395 nm
et un pic d'émission à 509 nm. Par sa facilité et saand an emission peak at 509 nm. By its ease and its
rapidité de détection, la GFP est une protéine candidaterapid detection, GFP is a candidate protein
idéale comme marqueur cellulaire. En effet, elle estideal as a cell marker. Indeed, it is
détectable dans des cellules vivantes, ce qui permet dedetectable in living cells, which allows
mesurer une fluorescence émise par des cellules ou par unmeasure a fluorescence emitted by cells or by a
tissu, à plusieurs reprises, à différents temps et dans desfabric, repeatedly, at different times and in different
conditions expérimentalement maîtrisées. Il n'est pasexperimentally controlled conditions. He is not
nécessaire de fixer ou de préparer la cellule pour lanecessary to fix or prepare the cell for the
révélation. De plus, la GFP est très stable et résistante àrevelation. In addition, GFP is very stable and resistant to
de nombreuses conditions physico-chimiques dénaturantesmany denaturing physico-chemical conditions
(chaleur jusqu'à 65°C, pH de 5,5 à 12, 6M d'HCl-guanidium,(heat up to 65 ° C, pH 5.5 to 12.6M HCl-guanidium,
8M d'urée, 1% SDS, glutaraldéhyde, paraformaldéhyde) . Le8M urea, 1% SDS, glutaraldehyde, paraformaldehyde). The
gène gfp (714 pb) de la GFP est aujourd'hui largementthe gfp gene (714 bp) of GFP is today widely
utilisé comme marqueur cellulaire pour identifier puisused as a cell marker to identify then
trier une population cellulaire transformée, comme gènesort a transformed cell population as a gene
rapporteur pour mesurer l'expression d'un gène dans desreporter to measure gene expression in
cellules vivantes, ou encore comme marqueur moléculaireliving cells, or as a molecular marker
pour visualiser, dans une cellule vivante, la dynamiqueto visualize, in a living cell, the dynamics
d'une protéine fusionnée à la GFP. Des protéines chimériques de la GFP avec des protéines cytoplasmiques ouof a protein fused to GFP. Proteins chimeric GFP with cytoplasmic proteins or
nucléaires ont été décrites auparavant.nuclear have been described previously.
1) Fusions génétiques entre la GFP et STh.1) Genetic mergers between GFP and STh.
Dans notre étude, nous fusionnons en phase leIn our study, we are merging in phase the
gène gfp codant pour la GFP au gène sth codant pour lagfp gene coding for GFP to the sth gene coding for
toxine thermostable STh afin de visualiser par fluorescencethermostable toxin STh in order to visualize by fluorescence
sa fixation au récepteur Guanylyl Cyclase-C (GC-C) , dans laits attachment to the Guanylyl Cyclase-C receptor (GC-C), in the
perspective du diagnostic des tumeurs colorectales, et sonperspective of the diagnosis of colorectal tumors, and its
internalisation cellulaire dans des cellules vivantescellular internalization in living cells
intestinales normales ou tumorales, dans la perspective dunormal or tumor intestinal, from the perspective of
traitement thérapeutique de ces tumeurs .therapeutic treatment of these tumors.
Les différentes constructions décrites enThe different constructions described in
détail ci-dessous sont schématisées dans la figure 19.detail below are shown schematically in Figure 19.
- 19A : La séquence peptidique de la toxine STh- 19A: The peptide sequence of the STh toxin
native est montrée. Elle comporte 19 acides aminés qui sontnative is shown. It contains 19 amino acids which are
représentés par des lettres correspondant à un code-lettrerepresented by letters corresponding to a letter code
international . Les acides aminés sont numérotés à partir deinternational . Amino acids are numbered from
l'extrémité N-terminale de la protéine mature STh et lesthe N-terminus of the mature STh protein and the
numéros apparaissent en caractères gras sous la séquencenumbers appear in bold under the sequence
protéique. - 19B : La séquence peptidique de la greenprotein. - 19B: The peptide sequence of the green
fluorescent pro tein GFP est montrée. Elle comporte 238fluorescent pro tein GFP is shown. It has 238
acides aminés qui sont représentés par des lettresamino acids which are represented by letters
correspondant à un code-lettre international. Les acidescorresponding to an international letter code. Acids
aminés sont numérotés à partir de l'extrémité N-terminaleamines are numbered from the N-terminus
de la protéine native GFP et les numéros apparaissent enof native protein GFP and the numbers appear in
caractères gras à gauche et à droite de la séquencebold left and right of the sequence
protéique. Cette séquence correspond à la protéine GFPprotein. This sequence corresponds to the GFP protein
codée par le gène gfp porté par le plasmide vecteur pGFPuvencoded by the gfp gene carried by the vector plasmid pGFPuv
commercialisé par CLONTECH (1020 East Meado Circle Palomarketed by CLONTECH (1020 East Meado Circle Palo
Alto, CA 94303-4230, USA) et dont le numéro d'accession àAlto, CA 94303-4230, USA) and whose accession number to
GenBank est U62636.GenBank is U62636.
- 19C : La structure des protéines de fusion- 19C: The structure of fusion proteins
GFP-STh est schématisée. Le vecteur pGFPuv commercialiséGFP-STh is shown diagrammatically. The vector pGFPuv marketed
par CLONTECH exprime le gène gfp qui code pour la protéineby CLONTECH expresses the gfp gene which codes for the protein
native GFP de 238 acides aminés et qui a été utilisé dansnative 238 amino acid GFP which has been used in
notre étude comme source du gène gfp pour la constructionour study as a source of the gfp gene for construction
des plasmides vecteurs recombinants puvSTC3 , puvSTC7 ,recombinant vector plasmids puvSTC3, puvSTC7,
puvSTCll, lesquels expriment les différentes protéinespuvSTCll, which express the different proteins
chimères GFP-STh étudiées au cours de ce travail. Ces troisGFP-STh chimeras studied during this work. These three
derniers vecteurs dérivent de pGFPuv qui est un vecteur àlast vectors derive from pGFPuv which is a vector to
grand nombre de copies, qui a une origine de réplication pUC et qui confère la résistance à 1 ' ampicilline . Le gènelarge number of copies, which has an origin of replication pUC and which confers resistance to ampicillin. The gene
natif gfp exprimé par le vecteur pGFPuv et les gènesnative gfp expressed by the vector pGFPuv and the genes
recombinants gfp' : :' sth exprimés par les vecteurs puvSTC3 ,gfp 'recombinants::' sth expressed by the puvSTC3 vectors,
puvSTC7 et puvSTCll sont sous le contrôle transcriptionnelpuvSTC7 and puvSTCll are under transcriptional control
du promoteur l a c (nucléotides 95-178) inclus dans laof promoter l a c (nucleotides 95-178) included in the
séquence promotrice qui comprend le site de liaison de lapromoter sequence which includes the binding site of the
protéine CAP (nucléotides 111-124), les régions - 35CAP protein (nucleotides 111-124), regions - 35
(nucléotides 143-148) et - 10 (nucléotides 167-172), le(nucleotides 143-148) and - 10 (nucleotides 167-172), the
site d'initiation de la transcription (nucléotide 179) ettranscription initiation site (nucleotide 179) and
la séquence opératrice lacO (nucléotide 179-199). Lesthe lacO operator sequence (nucleotide 179-199). The
flèches déterminent le sens de la transcription, « P ac »arrows determine the direction of the transcription, "P ac"
le promoteur lactose, « atg » le codon d'initiation de lathe lactose promoter, "atg", the initiation codon for
traduction, et « taa » le codon d'arrêt de la traduction.translation, and "taa" the translation stop codon.
Les nombres en petits caractères gras et ceux en grosNumbers in small bold type and those in large
caractères gras placés au-dessous des cadres représententbold type placed below the frames represent
les acides aminés numérotés à partir de l'extrémité N-amino acids numbered from the N- terminus
terminale se rapportant respectivement à la protéine GFP etterm relating to the GFP protein and
la toxine STh.STh toxin.
La protéine recombinante GFP-STh codée par leThe recombinant protein GFP-STh encoded by the
gène gfp ' : : ' s th exprimé par le vecteur puvSTC3 estgfp 'gene::' s th expressed by the vector puvSTC3 is
constituée d'une région N-terminale comprenant les 235consisting of an N-terminal region comprising the 235
premiers acides aminés de la protéine GFP et d'une région C-terminale incluant les acides aminés en position 4 à 19first amino acids of the GFP protein and of a region C-terminal including amino acids in position 4 to 19
de la toxine STh. Ces deux régions sont séparées par leSTh toxin. These two regions are separated by the
« linker 1 » de 12 acides aminés (NKSGPESMNSSG) pour"Linker 1" of 12 amino acids (NKSGPESMNSSG) for
assurer une certaine flexibilité entre les deux domainesprovide flexibility between the two areas
GFP et STh. Le plasmide puvSTC3 a été obtenu par insertion,GFP and STh. The plasmid puvSTC3 was obtained by insertion,
dans les sites j_7cI136II ( Sacl ) et Eagl de pGFPuv, duin the j_7cI136II (Sacl) and Eagl sites of pGFPuv, from
fragment ADN Hpal- Eagl du plasmide pProSTC28 contenant leHpal-Eagl DNA fragment of the plasmid pProSTC28 containing the
gène sth.sth gene.
La protéine recombinante GFP-STh codée par leThe recombinant protein GFP-STh encoded by the
gène gfp ' : : ' s th exprimé par le vecteur puvSTC7 estgfp 'gene::' s th expressed by the vector puvSTC7 is
constituée d'une région N-terminale comprenant les 235consisting of an N-terminal region comprising the 235
premiers acides aminés de la protéine GFP et d'une régionfirst amino acids of the GFP protein and of a region
C-terminale incluant les acides aminés en position 4 à 19C-terminal including amino acids in position 4 to 19
de la toxine STh. Ces deux régions sont séparées par leSTh toxin. These two regions are separated by the
« linker 2 » de 6 acides aminés (NPDNPG) constituant une"Linker 2" of 6 amino acids (NPDNPG) constituting a
séquence séparatrice entre les deux domaines GFP et STh. Leseparator sequence between the two domains GFP and STh. The
plasmide puvSTC7 a été obtenu par insertion, dans les sitesplasmid puvSTC7 was obtained by insertion, in the sites
Ec 113611 ( Sacl ) et Eagl de pGFPuv, du fragment ADN Hpal-Ec 113611 (Sacl) and Eagl of pGFPuv, of the DNA fragment Hpal-
Eagl du plasmide pSTC22 contenant le gène sth .Eagl of the plasmid pSTC22 containing the sth gene.
La protéine recombinante GFP-STh codée par leThe recombinant protein GFP-STh encoded by the
gène gfp ' : : ' s th exprimé par le vecteur puvSTCll estgfp 'gene::' s th expressed by the vector puvSTCll is
constituée d'une région N-terminale comprenant les 235 premiers acides aminés de la protéine GFP et d'une régionconsisting of an N-terminal region comprising the 235 first amino acids of the GFP protein and of a region
C-terminale incluant les acides aminés en position 4 à 19C-terminal including amino acids in position 4 to 19
de la toxine STh. Ces deux régions sont séparées par leSTh toxin. These two regions are separated by the
« linker 3 » composé seulement de l'acide aminé glycine"Linker 3" composed only of the amino acid glycine
(G) . Le plasmide puvSTCll a été obtenu par insertion, dans(G). The plasmid puvSTCll was obtained by insertion, into
les sites Sel13611 ( Sacl ) et Eagl de pGFPuv, du fragmentthe Sel13611 (Sac1) and Eag1 sites of pGFPuv, of the fragment
ADN Smal-Eagl du plasmide pSTC22 contenant le gène sth .Smal-Eagl DNA of the plasmid pSTC22 containing the sth gene.
2) Fluorescence des protéines chimères GFP-STh2) Fluorescence of the GFP-STh chimeric proteins
La fluorescence des protéines GFP-STh a été évaluée à partir de cultures en milieu gélose (LB agar) ou liquide (bouillon LB) des bactéries DH5α recombinantes hébergeant les plasmides vecteurs présentés dans la figure 19C. En milieu solide, l'émission de la fluorescence a été analysée en boîte de Pétri à partir de colonies bactériennes irradiées aux rayons UV alors qu'en milieu liquide elle a été examinée en microscopie à fluorescence avec un filtre FITC à partir de cellules bactériennes en suspension. Comme symbolisé dans la figure 19C (signes + ouThe fluorescence of the GFP-STh proteins was evaluated from cultures in agar medium (LB agar) or liquid medium (LB broth) of the recombinant DH5 α bacteria harboring the vector plasmids presented in FIG. 19C. In solid medium, the fluorescence emission was analyzed in a Petri dish from bacterial colonies irradiated with UV rays while in liquid medium it was examined under fluorescence microscopy with a FITC filter from bacterial cells. suspension. As symbolized in Figure 19C (+ or
-) toutes les protéines de fusion émettent de la fluorescence sous UV d'une manière comparable à la protéine GFP native. Ceci indique que la perte des 3 derniers acides aminés (LYK) de la GFP et la présence en C-terminal de la GFP d'une séquence additionnelle de 17 à 28 acides aminés, incluant les acides aminés 4-19 de STh, ne modifient pas la fluorescence de la GFP et, par conséquent, ne semblent pas affecter sa structure confor ationnelle.-) all the fusion proteins emit fluorescence under UV in a manner comparable to the native GFP protein. This indicates that the loss of the last 3 amino acids (LYK) of GFP and the presence in C-terminal of GFP of an additional sequence of 17 to 28 amino acids, including amino acids 4-19 of STh, do not modify not here GFP fluorescence and therefore do not appear to affect its conformational structure.
3 ) Enterotoxicite des protéines chimères GFP- STh3) Enterotoxicity of the GFP-STh chimeric proteins
L'activité entérotoxique des surnageants de culture en bouillon LB ou en milieu LB gélose des bactéries DH5α recombinantes hébergeant les plasmides vecteurs présentés dans la figure 19C a été examinée in vivo chez des souriceaux S iss OFl de 3 jours. Un aliquot de 0,1 ml de chaque échantillon est délivré directement dans l'estomac et, 3 h après l'injection, les animaux sont sacrifiés. L'intestin entier est retiré, pesé, et le rapport (I/C) poids de l'intestin (I) / poids de la carcasse (C) est alors calculé pour chaque souriceau. Un rapport I/C > 0,09 correspondant à une accumulation significative de fluides intestinaux, est interprété comme une enterotoxicite positive indicatrice de l'interaction de la toxine avec le récepteur GC-C. Comme symbolisé dans la figure 19C (signes + ouThe enterotoxic activity of culture supernatants in LB broth or in LB agar medium of recombinant DH5 α bacteria harboring the vector plasmids presented in FIG. 19C was examined in vivo in S iss OF1 3-day old mice. An aliquot of 0.1 ml of each sample is delivered directly to the stomach and, 3 h after the injection, the animals are sacrificed. The whole intestine is removed, weighed, and the ratio (I / C) weight of the intestine (I) / weight of the carcass (C) is then calculated for each mouse. An I / C ratio> 0.09 corresponding to a significant accumulation of intestinal fluids, is interpreted as a positive enterotoxicity indicative of the interaction of the toxin with the GC-C receptor. As symbolized in Figure 19C (+ or
-) tous les surnageants provenant des bactéries recombinantes présentent une forte activité entérotoxique.-) all the supernatants coming from the recombinant bacteria have a strong enterotoxic activity.
Les données sur 1 ' enterotoxicite des hybrides GFP-STh démontrent que ceux-ci peuvent être sécrétés dans le milieu extérieur du fait de leur surexprè sion. De plus, ces résultats indiquent que ni le couplage avec GFP, ni l'environnement gastrointestinal n'altèrent l'activité biologique de la portion STh des hybrides, et, par conséquent, que celle-ci adopte une conformation spatiale proche de celle de 1 ' entérotoxine native. Ainsi, malgré son poids moléculaire élevé (27-30 kDa) la GFP ne semble pas modifier la fonction première de la toxine de STh qui est de se fixer sur son récepteur intestinal, la guanylyl cyclase-C, pour induire une accumulation de fluides intestinaux.The data on the enterotoxicity of the GFP-STh hybrids demonstrate that these can be secreted into the external environment due to their over-expression. In addition, these results indicate that neither the coupling with GFP nor the gastrointestinal environment alter the biological activity of the STh portion of the hybrids, and therefore that it adopts a spatial conformation. close to that of the native enterotoxin. Thus, despite its high molecular weight (27-30 kDa) GFP does not seem to modify the primary function of the STh toxin which is to bind to its intestinal receptor, guanylyl cyclase-C, to induce an accumulation of intestinal fluids .
4) Conclusion4) Conclusion
D'autres protéines de fusion ont été construites selon la même stratégie employée pour l'obtention des chimères ClpG-STh. Elles se distinguent des précédentes surtout au niveau de la protéine « reporter ».Other fusion proteins were constructed according to the same strategy used for obtaining the ClpG-STh chimeras. They differ from the previous ones, especially with regard to the “reporter” protein.
Dans ces nouvelles fusions la protéine ClpG a été remplacée par la GFP codée par le gène gfp provenant du vecteur d'expression procaryote pGFPuv (Clontech) . Les trois gènes de fusion gfp : : sth obtenus (insertion en phase du gène sth à l'extrémité 3' du gène gfp) expriment la protéine GFP dans E. coli et les trois protéines de fusion GFP-STh ainsi produites sont sécrétées dans le milieu extérieur, sont fluorescentes et sont entérotoxiques .In these new fusions, the ClpG protein has been replaced by the GFP encoded by the gfp gene originating from the prokaryotic expression vector pGFPuv (Clontech). The three gfp:: sth fusion genes obtained (insertion in phase of the sth gene at the 3 ′ end of the gfp gene) express the GFP protein in E. coli and the three GFP-STh fusion proteins thus produced are secreted in the external environment, are fluorescent and are enterotoxic.
5) Perspectives5) Outlook
Dans la perspective du diagnostic des tumeurs coliques, les toxines recombinantes GFP-STh pourront être utilisées pour cibler le récepteur guanylyl cyclase-C (GC- C) exprimé par les cellules coliques tumorales qui seront ainsi détectables simplement par fluorescence sous rayons UV (λexcitatioI1 = 395 nm ; λeraissiorι = 509 nm) par des techniques classiques de cyto (histo) logie après examen au microscope à épifluorescence .In the perspective of the diagnosis of colonic tumors, the recombinant toxins GFP-STh could be used to target the guanylyl cyclase-C receptor (GC-C) expressed by the colonic tumor cells which will thus be detectable simply by fluorescence under UV rays (λ excitatioI1 = 395 nm; λ eraissiorι = 509 nm) by techniques classical cyto (histo) logies after examination under an epifluorescence microscope.
Dans la perspective du traitement des tumeurs coliques, l'utilisation des toxines chimères GFP-STh permettra aussi d'évaluer la potentialité de la toxine STh comme agent de vectorisation pour des agents anticancéreux en permettant la démonstration de 1 ' internalisation cellulaire de STh après visualisation directe en microscopie confocale ou à épifluorescence. In the perspective of the treatment of colonic tumors, the use of chimeric toxins GFP-STh will also make it possible to evaluate the potentiality of the toxin STh as vectorizing agent for anticancer agents by allowing the demonstration of the cellular internalization of STh after visualization direct by confocal or epifluorescence microscopy.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Utilisation d ' un conjugué du peptide STa et d ' une mo lécule active dans lequel ledit peptide STa présente une s tructure conf ormationelle permettant sa f ixation sur le récepteur GC-C pour la préparation d ' une composition pharmaceutique destinée au traitement ou au diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques .1) Use of a conjugate of the peptide STa and of an active molecule in which the said peptide STa has a structural conformation allowing its fixation on the receptor GC-C for the preparation of a pharmaceutical composition intended for the treatment or in the diagnosis of metastatic colorectal tumors.
2 ) Utilisation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la molécule active est une protéine active et le conjugué est une protéine chimère .2) Use according to claim 1, characterized in that the active molecule is an active protein and the conjugate is a chimeric protein.
3) Utilisation selon la revendication 1 pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques, caractérisée en ce que la protéine active est une protéine porteuse immunogène capable de conférer à la protéine chimère des propriétés immunogènes sans modifier la structure conformationelle du peptide STa.3) Use according to claim 1 for the preparation of a pharmaceutical composition intended for the diagnosis of metastatic colorectal tumors, characterized in that the active protein is an immunogenic carrier protein capable of conferring on the chimeric protein immunogenic properties without modifying the conformal structure STa peptide.
4) Utilisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la protéine porteuse immunogène est une protéine ClpG. 5) Utilisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la protéine chimère comprend le peptide STa à l'extrémité N ou C-terminale d'une protéine ClpG.4) Use according to claim 3, characterized in that the immunogenic carrier protein is a ClpG protein. 5) Use according to claim 4, characterized in that the chimeric protein comprises the peptide STa at the N or C-terminal end of a ClpG protein.
6) Méthode de diagnostic des tumeurs colorectales métastatiques dans un échantillon biologique d'un patient, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes :6) Method for diagnosing metastatic colorectal tumors in a biological sample from a patient, characterized in that it comprises the following steps:
- la mise en contact dudit échantillon avec une protéine chimère formée par une protéine ClpG et le peptide STa dans des conditions permettant la fixation de la protéine chimère sur les récepteurs GC-C par le biais de la partie STa de la protéine chimère, puis- bringing said sample into contact with a chimeric protein formed by a ClpG protein and the STa peptide under conditions allowing the binding of the chimeric protein to the GC-C receptors by means of the STa part of the chimeric protein, then
- la détection des protéines chimères fixées sur les récepteurs GC-C à l'aide d'anticorps dirigés contre la protéine ClpG ou contre la protéine chimère.- the detection of chimeric proteins attached to the GC-C receptors using antibodies directed against the ClpG protein or against the chimeric protein.
7) Méthode de diagnostic selon la revendication7) diagnostic method according to claim
6, caractérisée en ce qu'elle consiste en une technique ELISA par compétition à partir d'extraits sanguins ou de matériels tissulaires. 8) Un kit de diagnostic pour la mise en œuvre de la méthode selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend :6, characterized in that it consists of an ELISA technique by competition from blood extracts or tissue materials. 8) A diagnostic kit for implementing the method according to claim 7, characterized in that it comprises:
- une plaque de microtitration où chaque puits est sensibilisé avec tout ou une partie du récepteur GC-C conservant le site de fixation de la toxine,- a microtiter plate where each well is sensitized with all or part of the GC-C receptor retaining the toxin binding site,
- au moins un contrôle positif contenant du récepteur GC-C purifié.- at least one positive control containing purified GC-C receptor.
- la protéine chimère ClpG-STh purifiée, - des anticorps primaires concentrés en solution contenant des IgG sériques polyclonaux ou monoclonaux (souris) anti-ClpG ou anti-hybride ClpG-STh,- the purified ClpG-STh chimeric protein, - primary antibodies concentrated in solution containing polyclonal or monoclonal (mouse) serum IgG anti-ClpG or anti-hybrid ClpG-STh,
- des anticorps secondaires marqués,- labeled secondary antibodies,
- des tampons .- stamps.
9) Méthode de diagnostic selon la revendications 6, caractérisée en ce qu'elle consiste en une technique immunohistochimique à partir de biopsie de tissus extra-intestinaux. 9) A diagnostic method according to claim 6, characterized in that it consists of an immunohistochemical technique from biopsy of extra-intestinal tissues.
PCT/FR2001/000716 2000-03-10 2001-03-09 Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours WO2001069259A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU39372/01A AU3937201A (en) 2000-03-10 2001-03-09 Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0003141A FR2805994A1 (en) 2000-03-10 2000-03-10 New compound for detecting and treating metastatic colorectal cancer comprises a conjugate of an STa peptide and an immunogenic protein which binds to the guanyl cyclase-c receptor
FR00/03141 2000-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001069259A1 true WO2001069259A1 (en) 2001-09-20

Family

ID=8847987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2001/000716 WO2001069259A1 (en) 2000-03-10 2001-03-09 Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3937201A (en)
FR (1) FR2805994A1 (en)
WO (1) WO2001069259A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10941211B2 (en) 2009-10-23 2021-03-09 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Anti-GCC antibody molecules and related compositions and methods
RU2763796C2 (en) * 2003-01-28 2022-01-11 Айронвуд Фармасьютикалз, Инк. Methods and compositions for treatment of gastrointestinal disorders
RU2763796C9 (en) * 2003-01-28 2023-02-02 Айронвуд Фармасьютикалз, Инк. Methods and compositions for treatment of gastrointestinal disorders

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995011694A1 (en) * 1993-10-26 1995-05-04 Thomas Jefferson University Compositions that specifically bind to colorectal cancer cells and methods of using the same
WO1997042506A1 (en) * 1996-05-03 1997-11-13 Thomas Jefferson University Methods of and kits and compositions for diagnosing colorectal tumors and metastasis thereof
WO1999039748A1 (en) * 1998-02-06 1999-08-12 Nycomed Imaging As Targeting immunoreagents useful in therapeutic and diagnostic compositions and methods

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2699538B1 (en) * 1992-12-22 1995-02-03 Agronomique Inst Nat Rech CS31A protein capsule subunit modified by at least one heterologous peptide, CS31A protein capsule and microorganisms carrying these subunits; processes for obtaining and using them.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995011694A1 (en) * 1993-10-26 1995-05-04 Thomas Jefferson University Compositions that specifically bind to colorectal cancer cells and methods of using the same
WO1997042506A1 (en) * 1996-05-03 1997-11-13 Thomas Jefferson University Methods of and kits and compositions for diagnosing colorectal tumors and metastasis thereof
WO1999039748A1 (en) * 1998-02-06 1999-08-12 Nycomed Imaging As Targeting immunoreagents useful in therapeutic and diagnostic compositions and methods

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BATISSON I ET AL: "Extracellular DsbA-insensitive folding of Escherichia coli heat-stable enterotoxin STa in vitro.", JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, vol. 275, no. 14, 7 April 2000 (2000-04-07), pages 10582 - 10589, XP002171523 *
BATISSON I ET AL: "Full capacity of recombinant Escherichia coli heat-stable enterotoxin fusion proteins for extracellular secretion, antigenicity, disulfide bond formation, and activity.", INFECTION AND IMMUNITY, vol. 68, no. 7, July 2000 (2000-07-01), pages 4064 - 4074, XP002171524 *
BUSTIN S A ET AL: "Detection of cytokeratins 19/20 and guanylyl cyclase C in peripheral blood of colorectal cancer patients.", BRITISH JOURNAL OF CANCER, vol. 79, no. 11-12, April 1999 (1999-04-01), pages 1813 - 1820, XP000961197 *
SANCHEZ J ET AL: "Recombinant fusion protein for simple detection of Escherichia coli", JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY, vol. 28, no. 10, October 1990 (1990-10-01), pages 2175 - 2177, XP001010188 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2763796C2 (en) * 2003-01-28 2022-01-11 Айронвуд Фармасьютикалз, Инк. Methods and compositions for treatment of gastrointestinal disorders
RU2763796C9 (en) * 2003-01-28 2023-02-02 Айронвуд Фармасьютикалз, Инк. Methods and compositions for treatment of gastrointestinal disorders
US10941211B2 (en) 2009-10-23 2021-03-09 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Anti-GCC antibody molecules and related compositions and methods

Also Published As

Publication number Publication date
FR2805994A1 (en) 2001-09-14
AU3937201A (en) 2001-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10919942B2 (en) Therapeutic compositions and methods for antibody and Fc-containing targeting molecule-based targeted delivery of bioactive molecules by bacterial minicells
EP0807178B1 (en) Mycobacterial proteins, microorganisms producing same and uses of said proteins in vaccines and for detecting tuberculosis
JPH07507688A (en) diphtheria toxin vaccine
US20100172938A1 (en) Modified bacterial surface layer proteins
JP2008249712A (en) Histidine-tagged intimin and method of using intimin to stimulate immune response and as antigen carrier with targeting capability
KR102071743B1 (en) A novel live attenuated shigella vaccine
CA2301374A1 (en) Polypeptide nucleic sequences exported from mycobacteria, vectors comprising same and uses for diagnosing and preventing tuberculosis
JP2001527393A (en) Identification of a polynucleotide encoding a novel Helicobacter polypeptide in the Helicobacter genome
KR20150037953A (en) Anti-tumour agent, marker for tumour detection, and oral vaccine agent
EP2435076B1 (en) Anti-ck8 antibodies for the treatment of colorectal cancer
JPH05503420A (en) chimeric protein
Teng et al. Expression cloning of a periodontitis-associated apoptotic effector, cagE homologue, in Actinobacillus actinomycetemcomitans
WO2001069259A1 (en) Method for detecting guanylyl cyclase and use thereof for diagnosing metastatic colorectal tumours
JPH0322997A (en) Recombinant expression system of cholera toxin b subunit using alien promoter and/or leader peptide
JP7161729B2 (en) multivalent vaccine
FR2699538A1 (en) Subunit of a CS31A protein capsule modified with at least one heterologous peptide, CS31A protein capsule and microorganisms carrying these subunits; methods of obtaining and using them.
EP1372709A2 (en) Intimins for the prevention or treatment of infections: i
Wilhelm et al. Isolation and expression of the genes coding for the membrane bound transglycosylase B (MltB) and the transferrin binding protein B (TbpB) of the salmon pathogen Piscirickettsia salmonis
JPH09508276A (en) vaccine
WO2010054855A1 (en) A medicament
FR2808277A1 (en) TTV POLYPEPTIDE, NUCLEIC ACID ENCODING THIS POLYPEPTIDE AND USES
JP2004041084A (en) Peptide for vaccine against helicobacter pylori, gene encoding the same, transformant with the gene introduced therein, and method for utilizing them
FR2605017A1 (en) Microorganisms containing pili as carrier proteins, pili isolated from these microorganisms and method of excretion of peptides or proteins by means of these pili

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP