Salmonella spp. are gram-negative flagellated bacteria that cause a variety of diseases in humans and animals, ranging from mild gastroenteritis to severe systemic infection. To explore development of a potent vaccine against Salmonella infections, the gene encoding outer membrane protein L (ompL) was inserted into the swinepox virus (SPV) genome by homologous recombination. PCR, western blot, and immunofluorescence assays were used to verify the recombinant swinepox virus rSPV-OmpL. The immune responses and protection efficacy of rSPV-OmpL were assessed in a mouse model. Forty mice were assigned to four groups, which were immunized with rSPV-OmpL, inactive Salmonella (positive control), wild-type SPV (wtSPV; negative control), or PBS (challenge control), respectively. The OmpL-specific antibody in the rSPV-OmpL-immunized group increased dramatically and continuously over time post-vaccination, and was present at a significantly higher level than in the positive control group (p < 0.05). The concentrations of IFN-γ and IL-4, which represent Th1-type and Th2-type cytokine responses, were significantly higher (p < 0.05) in the rSPV-OmpL-vaccinated group than in the other three groups. After intraperitoneal challenge with a lethal dose of Salmonella typhimurium CVCC542, eight out of ten mice in the rSPV-OmpL-vaccinated group were protected, whereas all the mice in the negative control and challenge control groups died within 3 days. Passive immune protection assays showed that hyperimmune sera against OmpL could provide mice with effective protection against challenge from S. typhimurium. The recombinant swinepox virus rSPV-OmpL might serve as a promising vaccine against Salmonella infection.
Bacterial outer membrane vesicles (OMVs) typically contain multiple immunogenic molecules that include antigenic proteins, making them good candidates for vaccine development. In animal models, vaccination with OMVs has been shown to confer protective immune responses against many bacterial diseases. It is possible to genetically introduce heterologous protein antigens to the bacterial host that can then be produced and relocated to reside within the OMVs by means of the host secretion mechanisms. Accordingly, in this study we sought to develop a novel platform for recombinant OMV (rOMV) production in the widely used bacterial expression host species, Escherichia coli. Three different lipoprotein signal peptides including their Lol signals and tether sequences-from Neisseria meningitidis fHbp, Leptospira interrogans LipL32, and Campylobactor jejuni JlpA-were combined upstream to the GFPmut2 model protein, resulting in three recombinant plasmids. Pilot expression studies showed that the fusion between fHbp and GFPmut2 was the only promising construct; therefore, we used this construct for large-scale expression. After inducing recombinant protein expression, the nanovesicles were harvested from cell-free culture media by ultrafiltration and ultracentrifugation. Transmission electron microscopy demonstrated that the obtained rOMVs were closed, circular single-membrane particles, 20-200 nm in size. Western blotting confirmed the presence of GFPmut2 in the isolated vesicles. Collectively, although this is a non-optimized, proof-of-concept study, it demonstrates the feasibility of this platform in directing target proteins into the vesicles for OMV-based vaccine development.
The pro-apoptotic BCL-2 family protein BID activates BAK and/or BAX, which form oligomeric pores in the mitochondrial outer membrane. This results in the release of cytochrome c into the cytoplasm, initiating the apoptotic cascade. Here, we utilized liposomes encapsulating sulfo-rhodamine at a controlled temperature to improve upon a previously reported assay system with enhanced sensitivity and specificity for measuring membrane permeabilization by BID-dependent BAK activation. BAK activation was inhibited by BCL-$X_L$ protein but not by a mutant protein with impaired anti-apoptotic activity. With the assay system, we screened a chemical library and identified several compounds including trifluoperazine, a mitochondrial apoptosis-induced channel blocker. It inhibited BAK activation by direct binding to BAK and blocking the oligomerization of BAK.
Pasteurella multocida is a terrible veterinary pathogen that causes widespread infections in husbandry. To induce homologous and/or heterologous immunity against the infections, outer membrane protein Hs (OmpH) in the envelope of different strains of P. multocida are thought to be attractive vaccine candidates. Previously we cloned and characterized a gene for OmpH from pathogenic P. multocida (A : 3) (In Press, Korean J. Microbiol. Biotechnol. 2005, 33, December). The gene is composed of 1,047 nucleotides (nt) coding 348 amino acids (aa) with signal peptide of 20 aa. The truncated ompH, a gene without nt coding for the signal peptide, was generated using pRSET A to name "pRSET A/OmpH-F2". This truncated ompH was well expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). Truncated OmpH was purified for induction of immunity against live pathogen of fowl cholera (P. multocida A : 3) in mice. Some $50{\mu}g$ of the purified polypeptide was intraperitoneally injected into mice two times with 10 day interval. Lethal dose ($25{\mu}l$) of live P. multocida A : 3 was determined by directly injecting the pathogen into wild mice (n = 25). To demonstrate the vaccine candidate of the truncated OmpH, the live pathogen ($25{\mu}l$) was challenged with the OmpH-immunized mouse group as well as positive & negative controls (n = 80). The results show that the truncated OmpH can be used for an effective vaccine production to prevent fowl cholera caused by pathogenic P. multocida (A : 3).
녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 대장균(Escherichia coli) 및 포도알균(Staphylococcus aureus)은 기회감염균이다. 또한 이들 세균은 다제내성(Multiple-Drug Resistance, MDR) 세균의 성질을 가지는 것으로 알려져 있다. 녹농균, 대장균, 포도알균에 대한 다양한 효능을 지닌 6가지 발효액의 항균활성을 분석하였다. 발효액을 섭취했을 때 대장균에서 유전적 발현 변화가 일어나는지 알아보기 위해 annealing control primer를 사용하여 유전자발현 분석을 수행하였다. 디스크확산법을 통해 무화과식초와 대봉감식초가 다른 발효액에 비해 억제대의 크기가 가장 크게 나타났고, 토종약초발효소는 항균효과가 없었다. 대장균에 5% 무화과식초를 처리하여 21일간 매일 계대배양하여 Escherichia coli O157:H7 OmpW gene for outer membrane protein W 유전자 발현이 감소하며, Synthetic construct Lao1 gene for L-amino acid oxidase, complete cds 유전자가 발현이 증가함을 확인하였다. 발효액 중에서 특히 무화과식초를 섭취하는 것은 우리 주변에 항상 존재하는 대장균에 대해 방어능력을 더욱 단단하게 가질 수 있음을 의미하며, 나아가 다제내성균에 대한 천연치료제로 유용하게 쓰일 수 있기를 기대한다.
Bacterial surface display systems have been developed for various applications in biotechnology and industry. Particularly, the discovery and design of anchoring motifs is highly important for the successful display of a target protein or peptide on the surface of bacteria. In this study, an efficient display system on Escherichia coli was developed using novel anchoring motifs designed from the E. coli mipA gene. Using the C-terminal fusion system of an industrial enzyme, Pseudomonas fluorescens lipase, six possible fusion sites, V140, V176, K179, V226, V232, and K234, which were truncated from the C-terminal end of the mipA gene (MV140, MV176, MV179, MV226, MV232, and MV234) were examined. The whole-cell lipase activities showed that MV140 was the best among the six anchoring motifs. Furthermore, the lipase activity obtained using MV140 as the anchoring motif was approximately 20-fold higher than that of the previous anchoring motifs FadL and OprF but slightly higher than that of YiaTR232. Western blotting and confocal microscopy further confirmed the localization of the fusion lipase displayed on the E. coli surface using the truncated MV140. Additionally the MV140 motif could be used for successfully displaying another industrial enzyme, α-amylase from Bacillus subtilis. These results showed that the fusion proteins using the MV140 motif had notably high enzyme activities and did not exert any adverse effects on either cell growth or outer membrane integrity. Thus, this study shows that MipA can be used as a novel anchoring motif for more efficient bacterial surface display in the biotechnological and industrial fields.
Jiang, Ju;Choi, Yeon-Joo;Kim, Jeoungyeon;Kim, Heung-Chul;Klein, Terry A;Chong, Sung-Tae;Richards, Allen L.;Park, Hye-Jin;Shin, Sun-Hye;Song, Dayoung;Park, Kyung-Hee;Jang, Won-Jong
Parasites, Hosts and Diseases
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제57권2호
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pp.161-166
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2019
This study was done to characterize distribution of Rickettsia spp. in ticks in the northwestern and southwestern provinces in the Republic of Korea. A total of 2,814 ticks were collected between May and September 2009. After pooling, 284 tick DNA samples were screened for a gene of Rickettsia-specific 17-kDa protein using nested PCR (nPCR), and produced 88 nPCR positive samples. Of these positives, 75% contained 190-kDa outer membrane protein gene (ompA), 50% 120-kDa outer membrane protein gene (ompB), and 64.7% gene D (sca4). The nPCR products of ompA, ompB, and sca4 genes revealed close relatedness to Rickettsia japonica, R. heilongjiangensis, and R. monacensis. Most Rickettsia species were detected in Haemaphysalis longicornis. This tick was found a dominant vector of rickettsiae in the study regions in the Republic of Korea.
Fluorescent probe techniques were used to evaluate the effect of dibucaine.HCl on the physical properties (transbilayer asymmetric lateral mobility, annular lipid fluidity and protein distribution) of synaptosomal plasma membrane vesicles (SPMV) isolated from bovine cerebral cortex. An experimental procedure was used based on selective quenching of 1,3-di(l-pyrenyl)propane (Py-3-Py) by trinitrophenyl groups, and radiationless energy transfer from the tryptophans of membrane proteins to Py-3-Py. Dibucaine.HCl increased the bulk lateral mobility, and annular lipid fluidity in SPMV lipid bilayers, and had a greater fluidizing effect on the inner monolayer than the outer monolayer. The magnitude of increasing effect on annular lipid fluidity in SPMV lipid bilayer induced by dibucaine.HCl was significantly far greater than magnitude of increasing effect of the drug on the lateral mobility of bulk SPMV lipid bilayer. It also caused membrane proteins to cluster. These effects of dibucaine.HCl on neuronal membranes may be responsible for some, though not all, of the local anesthetic actions of dibucaine.HCl.
The aim of this study was to characterize the hemolytic Aeromonas sp. MH-8 exposed to green tea catechin, epigallocatechin gallate (EGCG). Initially, the hemolytic Aeromonas sp. MH-8 was enriched and isolated from stale fish. Bactericidal effects of MH-8 exposed to EGCG ranging from 1 mg/mL to 4 mg/mL were monitored, and complete bactericidal effects were achieved within 3 h at 3 mg/mL and higher concentrations. SDS-PAGE with silver staining revealed that the amount of lipopolysaccharides increased or decreased in the strain MH-8 treated to different concentrations and exposing periods of EGCG in exponentially growing cultures. The stress shock proteins (70-kDa DnaK and 60-kDa GroEL), which might contribute to enhancing the cellular resistance to the cytotoxic effect of EGCG, were induced at different concentrations of EGCG exposed to cell culture of MH-8. Scanning electron microscopic analysis demonstrated the presence of irregular rod shapes with umbilicated surfaces for cells treated with EGCG. 2-DE of soluble protein fractions from MH-8 cultures showed 18 protein spots changed by EGCG exposure. These proteins involved in chaperons (e.g., DnaK, GroEL and trigger factor), enterotoxins (e.g., aerolysin and phospholipase C precursor), LPS synthesis (e.g., LPS biosynthesis protein and outer membrane protein A precursor), and various biosynthesis and energy metabolism were identified by peptide mass fingerprinting using MALDI-TOF. In consequence, EGCG was found to have substantial antibacterial effects against food-poisoning causing bacterium, hemolytic Aeromonas sp. MH-8. Also the results provide clues for understanding the mechanism of EGCG-induced stress and cytotoxicity on Aeromonas sp. MH-8.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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