Induction of neutralizing antibodies in mice immunized with an amino-terminal polypeptide ofStreptococcus mutansP1 protein produced by a recombinantBacillus subtilisstrain

Abstract

The oral pathogen Streptococcus mutans expresses a surface protein, P1, which interacts with the salivary pellicle on the tooth surface or with fluid-phase saliva, resulting in bacterial adhesion or aggregation, respectively. P1 is a target of protective immunity. Its N-terminal region has been associated with adhesion and aggregation functions and contains epitopes recognized by efficacious antibodies. In this study, we used Bacillus subtilis, a gram-positive expression host, to produce a recombinant N-terminal polypeptide of P1 (P139–512) derived from the S. mutans strain UA159. Purified P139–512 reacted with an anti-full-length P1 antiserum as well as one raised against intact S. mutans cells, indicating preserved antigenicity. Immunization of mice with soluble and heat-denatured P139–512 induced antibodies that reacted specifically with native P1 on the surface of S. mutans cells. The anti-P139–512 antiserum was as effective at blocking saliva-mediated aggregation of S. mutans cells and better at blocking bacterial adhesion to saliva-coated plastic surfaces compared with the anti-full-length P1 antiserum. In addition, adsorption of the anti-P1 antiserum with P139–512 eliminated its ability to block the adhesion of S. mutans cells to abiotic surfaces. The present results indicate that P139–512, expressed and purified from a recombinant B. subtilis strain, maintains important immunological features of the native protein and represents an additional tool for the development of anticaries vaccines.

Gut Adhesive Bacillus subtilis Spores as a Platform for Mucosal Delivery of Antigens

“…1a). The vaccine vector pLDV702 was constructed after cloning the spaP1N gene (1.4 kb), which encodes the P1 antigen from S. mutans strain UA159 (29), into the pHCMC03 vector under the control of PgsiB, which is active only during the vegetative growth stage (9,30) (Fig. 1b).…”

“…Electrophoresis in denaturing gels was performed following a previously described protocol (33) and using a Mini-Protean II vertical electrophoresis unit (Bio-Rad). The Western blot assays were performed using previously described protocols (29). Reactive bands were detected with a chemiluminescence kit (SuperSignal; Pierce), as previously described (29).…”

Desenvolvimento de uma estratégia vacinal dose-reforço heterológo baseada em linhagens recombinantes de <i>Bacillus subitilis</i> para o controle de <i>Spreptococcus mutans</i>.

“…Esse, primeiro estágio é independente de sacarose, e considerado reversível. Por outro lado, a segunda etapa, trata-se de um processo complexo e irreversível, o qual necessita de sacarose para a produção de polissacarídeos extracelulares (glucanos), que uma vez formados interagem com as proteínas de superfícies do patógeno, como as proteínas ligadoras de glucanos (Gbps) e as glicosiltransferases (GtfBs) que tem por consequência depósito de massa bacteriana na superfície do o dente, gerando o biofilme dental (BANAS, 2004;TAUBMAN;NASH, 2006;BRADY et al, 2010;KOO et al, 2010). Uma das primeiras estratégias vacinais desenvolvidas contra a cárie dental ocorreu na década de 1970 onde vários pesquisadores (TALBMAN;SMITH, 1974;MCGHEE et al, 1975) empregaram como antígeno alvo, o patógeno inteiro (S. mutans) por via subcutânea ou glândulas salvares em modelos murinos, com a finalidade de desenvolver uma resposta protetora contra a doença.…”

“…Porém outras pesquisas evidenciaram que essa estratégia poderia induzir anticorpos com reatividade cruzada com fibras cardíacas de humanos e também de coelho ( VAN DE RIJN;ZABRISKIE, 1976;HUGHES et al, 1980). Sendo assim, para a continuação das buscas por novas estratégias o foco principal das vacinas contra a cárie passou a ser restrito a proteínas, fragmentos ou peptídeos originários dos principais fatores de virulências do S. mutans envolvidos no mecanismo de patogenicidade, em especial aqueles derivados da proteína P1 que participa da primeira etapa da colonização (BRADY et al, 2010;ZHANG, 2013).…”

“…Em estudos recentes desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa, um fragmento derivado da porção amino terminal da proteína P1 foi caracterizado quanto às suas propriedades imunológicas e indicado como candidato alvo em estratégias vacinais contra a cárie. Esse fragmento abrange toda a região A rica em alanina e uma pequena fração variável (região V) que engloba os aminoácidos de 39-512 e foi denominado como P139-512 (Figura 1 A) (TAVARES et al, 2010). Em outros estudos, o emprego do fragmento P139-512 ou a SBR, coadministrada a moléculas imunomoduladoras flagelina, alúmen, toxina termolábel (LT), toxina colérica (CT) e derivados de ambos em imunizações por via de mucosa (oral ou nasal), foi capaz de induzir respostas humorais sistêmicas e de mucosa contra cárie ( BATISTA et al, 2014;HAJISHENGALLIS et al 1998;LEHNER Figura 1 -Representação esquemática da proteína P1.…”