Moderní postupy při tvorbě vakcíny vůči viru HIV-1

Ondřej CHALOUPKA

Bachelor's thesis

Modern approaches to vaccine development against HIV-1

Abstract:

Tato bakalářská práce se soustřeďuje na studium současných přístupů k přípravě vakcíny vůči viru lidské imunodeficience. Teoretická část této práce se zabývá biologickou klasifikací viru, morfologií virové částice, virovým proteomem a genomem, životním cyklem viru, přípravou potenciální vakcíny vůči HIV-1, neutralizačními protilátkami a jejich testovacími modely, a rekombinantním glykoproteinem gp140 SOSIP P4M, který obsahuje samosestřižný modul (angl. self-processing module, zkr. SPM) umožňující neenzymatické odštěpení purifikačních a detekčních kotev od gp140 SOSIP glykoproteinu po jeho in vitro expresi. Navíc, SPM obecně zvyšuje solubilitu a stabilitu asociovaného proteinu. Experimentální část bakalářské práce se věnuje molekulárnímu klonování umožňujícímu odstranit SPM sekvenci z DNA plazmidu kódujícího glykoprotein gp140 SOSIP, a následné expresi obou variant gp140 SOSIP glykoproteinu v eukaryotické buněčné linii HEK-293F a jeho charakterizaci. Gp140 SOSIP je buněčnými proteázami částečně štěpen na podjednotky gp120 a gp20. V závěru experimentální práce jsou oba glykoproteiny (s a bez SPM) štěpeny proteinázou furinem specifickou pro rozhraní gp120 a gp20 a následně porovnány. Bylo potvrzeno, že gp140 SOSIP P4M je rezistentní ke štěpení furinem a přítomnost SPM tuto rezistenci neovlivňuje. Dále bylo potvrzeno, že přítomnost SPM sekvence snižuje míru exprese glykoproteinu gp140 SOSIP v expresní linii HEK-293F. Pro aplikace, kde není třeba odstranit purifikační a detekční značky z gp140 SOSIP je z pohledu výtěžku výhodnější varianta gp140 SOSIP bez SPM.

Abstract:

This bachelor's thesis reviews recent approaches for designing the vaccine that could be used to prevent human immunodeficiency virus infection. Theoretical part is focused on biological classification of HIV virus, morphology of a viral particle, viral proteome and genome, viral life cycle, preparation of a potential vaccine against HIV-1, neutralizing antibodies and their testing models, and finally on glycoprotein gp140 SOSIP P4M, which contains the prokaryotic self-processing module (SPM) sequence allowing enzyme-less cleavage of recombinant gp140 SOSIP glycoprotein in order to remove purification and detection tags from this glycoprotein after its in vitro expression. Furthermore, in general, SPM enhances associated glycoprotein's solubility and stability. Experimental part describes molecular cloning approach for removal of SPM sequence from DNA plasmid that encodes gp140 SOSIP P4M SPM+ and following expression of both variants of gp140 SOSIP P4M using the eukaryotic human embryonic kidney HEK-293F cells and its characterization. Both variants of gp140 glycoproteins (with and without SPM) were digested by proteinase furin, which participates in cleavage of gp140 to gp120 and gp20 moieties. It was confirmed that gp140 SOSIP P4M is resistant to furin digestion and that the presence of SPM has no influence over this resistance. Furthermore, both SPM-free and SPM-containing gp140 SOSIP P4M variants exhibit similar rate of furin resistance. It was detected, that SPM presence lowers the rate of proteosynthesis in HEK-293F cells. Therefore, if the presence of purification and detection tags does not hamper the employing of recombinant gp140 SOSIP, the variant without SPM is preferred.

Keywords

HIV, AIDS, Env, gp140, gp120, SOSIP, neutralizační protilátky, vakcíny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2016

Accessible from:: 5. 5. 2016

Thesis defence

• Supervisor: doc. MUDr. Mgr. Milan Raška, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology