β-转折结构对淀粉样MSP2小肽作为抗疟药物/疫苗性质的影响

摘要

疟疾是世界上最严重的以虫为媒介的传染性疾病之一，也是世界上最严重的传染病之一，每年全球大约有2亿多人遭到感染，超过40万人死亡。目前，在抗疟疾的研究上，虽然青蒿素在抑制疟疾方面发挥着显著的作用，但是疟原虫对青蒿素等药物的耐药性却不容忽视。因此，有必要研发其它安全高效的抗疟药物/疫苗用于控制疟疾。 MSP2是恶性疟原虫裂殖子表面第二丰富的蛋白，在疟原虫表面表现出聚集状态，并以此破坏生物膜参与入侵宿主细胞。MSP2和来源于其功能性N端区域的MSP2衍生多肽已经显示出其作为抗疟疾药物/疫苗的潜能，但是在之前的MSP2相关疫苗研发中，忽略了其聚集和对膜的破坏可能会产生的安全性和有效性的问题。 已有研究表明MSP2蛋白N端的MSP21-25序列是形成淀粉样纤维的关键区域，其中MSP28-15序列是形成淀粉样纤维的核心部位，而MSP215-22序列则是MSP2抗原表位所在的区域。在本研究中，我们通过定点插入、定点突变以及片段插入引入β转折序列的方法，设计并化学合成WT-MSP28-22的变体，监测其聚集、与膜的相互作用以及抗原性。其中M5-MSP2小肽(注:之后全文均用M5小肽代替)是插入了一段具有强β-转折倾向性序列的WT-MSP28-22变体。通过ThT荧光以及浊度监测聚集动力学表明，相对于WT-MSP28-22小肽，M5小肽自身不聚集并且可抑制WT-MSP28-22小肽的聚集;分子筛实验表明M5以单体或者二体形式存在;电镜显示M5不形成成熟纤维以及寡聚体。另外，M5小肽不与模拟膜发生相互作用也不会破坏膜，但能抑制WT-MSP28-22小肽与膜的相互作用以及对膜的破坏;间接性ELISA和聚集动力学以及荧光泄露实验显示，以M5小肽作为抗原诱导制备的M5多克隆抗体具有很高的效价，可以与WT-MSP28-22以及M5小肽发生有效结合，抑制WT-MSP28-22小肽的聚集、与膜的相互作用以及对膜的破坏。 本研究的结果说明，插入β-转折序列可以抑制MSP2淀粉样肽段的聚集和与膜相互作用同时保留其抗原/免疫原性。这对于开发MSP2作为抗疟药物/疫苗的候选物的潜能具有重要意义和价值，另外也为其它淀粉样蛋白相关药物/疫苗的设计提供了参考。