The Purification and Immunogenicity of TB-14 Recombinant Protein of Mycobacterium tuberculosis

Background: Culture filtrate proteins secreted by mycobacteria are thought to play an important role in inducing protective immunity and to develop new methods for diagnosing tuberculosis. Methods: A culture filtrate protein of M. avium that was strongly reactive with goat antiserum against M. intracellulare was constructed. Its homologous protein (TB-14) in M. tuberculosis was cloned, expressed and purified. The inductions of IFN-${\gamma}$ stimulated with $10{\mu}g$ of TB-14 recombinant protein and $10{\mu}g$ PPD were estimated by using whole bloods from seven PPD (-) subjects, seven PPD (+) healthy volunteers and nine tuberculosis patients. Results: M. avium culture filtrate protein was confirmed as a hypothetical protein that was termed contig 116. A novel 14-kDa recombinant protein (TB-14) of M. tuberculosis was composed of 148 amino acids, including 30 amino acids of the signal peptide, and it showed 78% homology with M. avium. In the PPD (+) healthy volunteers, recombinant TB-14 protein strongly induced the secretion of IFN-${\gamma}$ in whole blood cultures. Conclusion: These results suggest that TB-14 recombinant protein might play an important role in inducing cell-mediated immunity against tuberculosis. Furthermore, TB-14 protein antigen and its antiserum will be available for the development of new diagnostic tools for tuberculosis.

결핵균 특이 TB-14 재조합 단백질의 분리 및 세포성 면역반응에 미치는 영향

연구배경: Mycobacteria 배양액 여과 단백질은 결핵에 대한 세포성 면역반응 및 진단 연구에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 새로운 결핵균 특이 유전자를 클로닝하여 약 14-kDa의 결핵균 재조합 단백질(TB-14)을 분리 정제 한 뒤 전혈 배양(whole blood culture)을 통해 재조합 단백질 항원의 자극에 따른 IFN-${\gamma}$ 분비 유도를 PPD와 비교 측정하여 TB-14 단백질이 결핵균에 대한 숙주의 세포성 면역반응 유도에 어떤 역할을 하는 지를 알아보고자 하였다. 방 법: M. avium 배양 여과액에서 항혈청과 강하게 반응하는 하나의 M. avium 특이 단백질을 확인하여 아미노산 서열을 규명한 뒤 이 단백질과 높은 상동성을 나타내는 M. tuberculosis 유전자를 클로닝하여 다량의 결핵균 재조합 단백질(TB-14)을 분리 정제하였다. 재조합 단백질 TB-14에 대한 세포성 면역 반응 유도를 알아보기 위해 결핵 환자(9명), PPD 양성 정상인(7명) 및 PPD 음성 정상인(7명)들로부터 얻은 전혈(whole blood)를 RPMI로 희석한 뒤 $10{\mu}g$의 PPD와 TB-14 단백질로 48 시간 동안 자극하여 상층액에 분비된 IFN-${\gamma}$ 농도를 ELISA로 측정하였다. 결 과: 1. M. avium LR114F 균주의 배양 여과액 내에서 M. intracellulare 항혈청에 강하게 반응하는 새로운 M. avium 특이 단백질을 규명하여 아미노산 서열을 확인하였다. 2. M. avium 특이 단백질과 상동성을 보이는 M. tuberculosis 특이 재조합 단백질인 TB-14은 148개의 아미노산으로 구성되어 있고 30개의 아미노산으로 이루어진 signal peptides를 가지며 M. avium과 78%의 상동성을 보였다. 3. PPD 양성인의 전혈 배양에서 TB-14 단백질 항원으로 자극된 군에서 PPD로 자극된 군보다 월등히 높은 IFN-${\gamma}$ 분비를 나타내었다. 반면 결핵환자에서는 질환의 양상이나 치료 정도에 따라 IFN-${\gamma}$의 분비 양상이 일정하지 않았다. 결 론: 새로운 결핵균 특이 재조합 단백질 TB-14는 결핵에 대한 인체 내 세포성 면역반응 유도에 중요한 역할을 할 수 있는 단백질이라 생각되며 특히 PPD 양성자에서 높은 IFN-${\gamma}$의 분비 양상을 보여 정상인과 결핵 감염자의 감별진단에도 활용될 수 있으리라 생각된다. 또한 TB-14 단백질에 대한 항혈청을 제작하여 환자의 가검물에 분비되는 결핵균 특이 단백질을 탐색하는 결핵의 진단 연구에도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.