Анализ иммунодоминантных пептидов вируса африканской чумы свиней для конструирования кандидатных вакцин

Актуальность. Профилактика и борьба с АЧС значительно затруднены из-за отсутствия доступных вакцин и эффективных терапевтических мер. Вирус АЧС способен вмешиваться в различные клеточные сигнальные пути, приводя к иммуномодуляции, что делает разработку эффективной вакцины крайне сложной задачей. Ввиду того что известные стратегии разработки вакцин против АЧС имеют различные ограничения, в настоящее время продолжается поиск перспективных платформ для разработки безопасных и эффективных препаратов для борьбы с вирусом. Основой для конструирования кандидатных вакцин являются выбор иммуногенных пептидов, обеспечивающих устойчивые гуморальные и клеточные иммунные ответы, и определение потенциальных мишеней иммунных реакций.
Методы. Анализ 31 кандидатной аминокислотной последовательности более 100 штаммов и эпизоотических изолятов вируса африканской чумы свиней был осуществлен с использованием стандартных биоинформатических методов.
Результаты. На основании выявленных в ходе первичного анализа количества Т- и В-клеточных эпитопов, типа и выраженности иммунного ответа у целевых животных было установлено, что наибольшим иммуногенным потенциалом обладают протеины p72 (B646L), p30 (CP204L), p54 (E183L), pp62 (CP530R), pp220 (CP2475L). Для анализируемых протеинов были определены in silico сайты N- и О-гликозилирования, локализация сигнальных пептидов и трансмембранных доменов, а также предсказаны их основные физико-химические свойства. Применение предложенных подходов позволило отобрать потенциально иммуногенные эпитопы протеинов вируса АЧС, которые в перспективе будут использованы для конструирования новых кандидатных векторных вакцин. Учитывая количество антигенных детерминант, рассматриваемые протеины, на наш взгляд, имеют значительный вакцинный потенциал, однако реальные данные об их иммуногенности будут установлены при практическом испытании разрабатываемых векторных конструкций.

1. Alejo A., Matamoros T., Guerra M., Andrés G. A proteomic atlas of the African swine fever virus particle. J. Virol. 2018; 92: e01293-18. DOI: 10.1128/JVI.01293-18

2. Gonzalez A., Talavera A., Almendral J.M., Viñuela E. Hairpin loop structure of African swine fever virus DNA. Nucleic Acids Res. 1986; 14(17): 6835-6844. DOI: 10.1093/nar/14.17.6835

3. Dixon L.K., Chapman D.A.G., Netherton C.L., Upton C. African swine fever virus replication and genomics. Virus Res. 2013; 173: 3–14. DOI: 10.1016/j.virusres.2012.10.020.

4. Власова Н.Н. и др. Проблемы специфической профилактики африканской чумы свиней. Вопросы вирусологии. 2022; 67(3): 206–216. DOI: 10.36233/0507-4088-117

5. Xian Y., Xiao C. The Structure of ASFV Advances the Fight Against the Disease. Trends Biochem Sci. 2020; 45: 276–278. DOI 10.1016/j.tibs.2020.01.007

6. Angulo A., Viñuela E., Alcamí A. Inhibition of African Swine Fever Virus Binding and Infectivity by Purified Recombinant Virus Attachment Protein P12. J. Virol. 1993; 67: 5463-5471. DOI: 10.1128/jvi.67.9.5463-5471.1993

7. Wang N. et al. Architecture of African swine fever virus and implications for viral assembly. Science. 2019; 366: 640–644. DOI: 10.1126/science.aaz1439

8. Rodríguez J.M., García-Escudero R., Salas M.L., Andrés G. African Swine Fever Virus Structural Protein P54 Is Essential for the Recruitment of Envelope Precursors to Assembly Sites. J. Virol. 2004; 78: 4299–4313. DOI: 10.1128/JVI.78.8.4299-4313.2004

9. Salas M.L., Andrés G. African Swine Fever Virus Morphogenesis. Virus Res. 2013; 173: 29–41. DOI: 10.1016/j.virusres.2012.09.016.

10. Соболев Б.Н., Поройков В.В., Оленина Л.В., Колесанова Е.Ф., Арчаков А.И. Компьютерное конструирование вакцин. Биомедицинская химия. 2003; 49(4): 309–332. eLIBRARY ID: 21358056

11. Мима К.А., Каторкина Е.И., Каторкин С.А., Цыбанов С.Ж., Малоголовкин А.С. In silico идентификация B- и T-клеточных эпитопов белка CD2v вируса африканской чумы свиней (African swine fever virus, Asfivirus, Asfarviridae). Вопросы вирусологии. 2020; 65(2): 103–112. DOI: 10.36233/0507-4088-2020-65-2-103-112

12. Mima K.A., Burmakina G.S., Titov I.A., Malogolovkin A.S. African swine fever virus glycoproteins p54 and CD2v in the context of immune response modulation: bioinformatic analysis of genetic variability and heterogeneity. Agricultural biology. 2015; 6(50): 785–793. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.6.785rus

13. Hernaez B., Escribano J.M., Alonso C. African swine fever virus protein p30 interaction with heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (hnRNP-K) during infection. FEBS Letters. 2008; 23-24(582): 3275–3280. DOI: 10.1016/j.febslet.2008.08.031

14. Liu S. et al. Cryo-EM Structure of the African Swine Fever Virus. Cell Host Microbe. 2019; 26: 836–843.e833. DOI: 10.1016/j.chom.2019.11.004

15. Kollnberger S.D., Gutierrez-Castañeda B., Foster-Cuevas M., Corteyn A., Parkhouse R.M.E. Identification of the principal serological immunodeterminants of African swine fever virus by screening a virus cDNA library with antibody. J. Gen Virol. 2002; 83(6): 1331–1342. DOI: 10.1099/0022-1317-83-6-1331

16. Epifano C., Krijnse-Locker J., Salas M.L., Salas J., Rodríguez J.M. Generation of filamentous instead of icosahedral particles by repression of African swine fever virus structural protein pB438L. J. Virol. 2006; 80(23): 11456–11466. DOI: 10.1128/JVI.01468-06

17. Ivanov V. et al. Vaccination with viral protein-mimicking peptides postpones mortality in domestic pigs infected by African swine fever virus. Mol Med Rep. 2011; 4(3): 395–401. DOI: 10.3892/mmr.2011.454

18. Hayat S., Peters C., Shu N., Tsirigos K.D., Elofsson A. Inclusion of dyad-repeat pattern improves topology prediction of transmembrane β-barrel proteins. Bioinformatics. 2016; 32(10): 1571–1573. DOI: 10.1093/bioinformatics/btw025

19. Ong E., Wong M.U., He Y. Identification of New Features from Known Bacterial Protective Vaccine Antigens Enhances Rational Vaccine Design. Front Immunol. 2017; 8:1382. DOI: 10.3389/fimmu.2017.01382

20. Low K.O., Jonet M.A., Ismail N.F., Illias R.M. Optimization of a Bacillus sp signal peptide for improved recombinant protein secretion and cell viability in Escherichia coli: Is there an optimal signal peptide design? Bioengineered. 2012; 3(6): 334–338. DOI: 10.4161/bioe.21454

21. Kovjazin R., Carmon L. The use of signal peptide domains as vaccine candidates. Hum Vaccin Immunother. 2014; 10(9): 2733–2740. DOI 10.4161/21645515.2014. 970916

22. Zsak L., Onisk D.V., Afonso C.L., Rock D.L. Virulent African swine fever virus isolates are neutralized by swine immune serum and by monoclonal antibodies recognizing a 72-kDa viral protein. Virology. 1993; 196(2): 596–602. DOI: 10.1006/viro.1993.1515

23. Neilan J., Zsak L., Lu Z., Burrage T., Kutish G., Rock D. Neutralizing antibodies to African swine fever virus proteins p30, p54, and p72 are not sufficient for antibody-mediated protection. Virology. 2004; 319: 337–342. DOI: 10.1016/j.virol.2003.11.011

24. Середа А.Д., Иматдинов А.Р., Дубровская О.А., Колбасов Д.В. Механизмы иммунной защиты и перспективы создания ДНК-вакцин против африканской чумы свиней. Сельскохозяйственная биология. 2017; 52(6): 1069–1082. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.6.1069rus

25. Ravilov R.Kh. et al. Viral Vector Vaccines Against ASF: Problems and Prospectives. Front Vet Sci. 2022; 9: 830244. DOI: 10.3389/fvets.2022.830244