3D Analysis of the TCR/pMHCII Complex Formation in Monkeys Vaccinated with the First Peptide Inducing Sterilizing Immunity against Human Malaria

T-cell receptor gene rearrangements were studied in Aotus monkeys developing high antibody titers and sterilizing immunity against the Plasmodium falciparum malaria parasite upon vaccination with the modified synthetic peptide 24112, which was identified in the Merozoite Surface Protein 2 (MSP-2) and is known to bind to HLA-DR beta 1*0403 molecules with high capacity. Spectratyping analysis showed a preferential usage of V beta 12 and V beta 6 TCR gene families in 67% of HLA-DR beta 1*0403-like genotyped monkeys. Docking of peptide 24112 into the HLA-DR beta 1*0401-HA peptide-HA1.7TCR complex containing the VDJ rearrangements identified in fully protected monkeys showed a different structural signature compared to nonprotected monkeys. These striking results show the exquisite specificity of the TCR/pMHCII complex formation needed for inducing sterilizing immunity and provide important hints for a logical and rational methodology to develop multiepitopic, minimal subunit-based synthetic vaccines against infectious diseases, among them malaria.

Using the PfEMP1 Head Structure Binding Motif to Deal a Blow at Severe Malaria

Plasmodium falciparum (Pf) malaria causes 200 million cases worldwide, 8 million being severe and complicated leading to similar to 1 million deaths and similar to 100,000 abortions annually. Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) has been implicated in cytoadherence and infected erythrocyte rosette formation, associated with cerebral malaria; chondroitin sulphate-A attachment and infected erythrocyte sequestration related to pregnancy-associated malaria and other severe forms of disease. An endothelial cell high activity binding peptide is described in several of this similar to 300 kDa hypervariable protein's domains displaying a conserved motif (GACxPxRRxxLC); it established H-bonds with other binding peptides to mediate red blood cell group A and chondroitin sulphate attachment. This motif (when properly modified) induced PfEMP1-specific strain-transcending, fully-protective immunity for the first time in experimental challenge in Aotus monkeys, opening the way forward for a long sought-after vaccine against severe malaria.

Identification of plasmodium vivax proteins with potential role in invasion using sequence redundancy reduction and profile hidden markov models

Background: This study describes a bioinformatics approach designed to identify Plasmodium vivax proteins potentially involved in reticulocyte invasion. Specifically, different protein training sets were built and tuned based on different biological parameters, such as experimental evidence of secretion and/or involvement in invasion-related processes. A profile-based sequence method supported by hidden Markov models (HMMs) was then used to build classifiers to search for biologically-related proteins. The transcriptional profile of the P. vivax intra-erythrocyte developmental cycle was then screened using these classifiers. Results: A bioinformatics methodology for identifying potentially secreted P. vivax proteins was designed using sequence redundancy reduction and probabilistic profiles. This methodology led to identifying a set of 45 proteins that are potentially secreted during the P. vivax intra-erythrocyte development cycle and could be involved in cell invasion. Thirteen of the 45 proteins have already been described as vaccine candidates; there is experimental evidence of protein expression for 7 of the 32 remaining ones, while no previous studies of expression, function or immunology have been carried out for the additional 25. Conclusions: The results support the idea that probabilistic techniques like profile HMMs improve similarity searches. Also, different adjustments such as sequence redundancy reduction using Pisces or Cd-Hit allowed data clustering based on rational reproducible measurements. This kind of approach for selecting proteins with specific functions is highly important for supporting large-scale analyses that could aid in the identification of genes encoding potential new target antigens for vaccine development and drug design. The present study has led to targeting 32 proteins for further testing regarding their ability to induce protective immune responses against P. vivax malaria.

New malaria vaccine candidates based on the Plasmodium vivax Merozoite Surface Protein-1 and the TLR-5 agonist Salmonella Typhimurium FliC flagellin

The present study evaluated the immunogenicity of new malaria vaccine formulations based on the 19 kDa C-terminal fragment of Plasmodium vivax Merozoite Surface Protein-1 (MSP1(19)) and the Salmonella enterica serovar Typhimurium flagellin (FIiC), a Toll-like receptor 5 (TLR5) agonist. FHC was used as an adjuvant either admixed or genetically linked to the P. vivax MSP1(19) and administered to C57BL/6 mice via parenteral (s.c.) or mucosal (i.n.) routes. The recombinant fusion protein preserved MSP1(19) epitopes recognized by Sera collected from P. vivax infected humans and TLR5 agonist activity. Mice parenterally immunized with recombinant P vivax MSPI 19 in the presence of FliC, either admixed or genetically linked, elicited strong and long-lasting MSP1 (19)-specific systemic antibody responses with a prevailing IgG1 subclass response. Incorporation of another TLR agonist, CpG ODN 1826, resulted in a more balanced response, as evaluated by the IgG1/IgG2c ratio, and higher cell-mediated immune response measured by interferon-gamma secretion. Finally, we show that MSPI 19-specific antibodies recognized the native protein expressed on the surface of P. vivax parasites harvested from infected humans. The present report proposes a new class of malaria vaccine formulation based on the use of malaria antigens and the innate immunity agonist FliC. it contains intrinsic adjuvant properties and enhanced ability to induce specific humoral and cellular immune responses when administered alone or in combination with other adjuvants. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Immunogenic properties of a recombinant fusion protein containing the C-terminal 19 kDa of Plasmodium falciparum merozoite surface protein-1 and the innate immunity agonist FliC flagellin of Salmonella Typhimurium

In a recent study, we demonstrated the immunogenic properties of a new malaria vaccine polypeptide based on a 19 kDa C-terminal fragment of the merozoite surface protein-1 (MSP1(19)) from Plasmodium vivax and an innate immunity agonist, the Salmonella enterica serovar Typhimurium flagellin (FliC). Herein, we tested whether the same strategy, based on the MSP1(19) component of the deadly malaria parasite Plasmodium falciparum, could also generate a fusion polypeptide with enhanced immunogenicity. The His(6)FliC-MSP1(19) fusion protein was expressed from a recombinant Escherichia coil and showed preserved in vitro TLR5-binding activity. In contrast to animals injected with His(6)MSP1(19), mice subcutaneously immunised with the recombinant His6FliC-MSP1(19) developed strong MSP1(19)-specific systemic antibody responses with a prevailing IgG1 subclass. Incorporation of other adjuvants, such as CpG ODN 1826, complete and incomplete Freund`s adjuvants or Quil-A, improved the IgG responses after the second, but not the third, immunising dose. It also resulted in a more balanced IgG subclass response, as evaluated by the IgG1/IgG2c ratio, and higher cell-mediated immune response, as determined by the detection of antigen-specific interferon-gamma secretion by immune spleen cells. MSP(19)-specific antibodies recognised not only the recombinant protein, but also the native protein expressed on the surface of P. falciparum parasites. Finally, sera from rabbits immunised with the fusion protein alone inhibited the in vitro growth of three different P. falciparum strains. In summary, these results extend our previous observations and further demonstrate that fusion of the innate immunity agonist FliC to Plasmodium antigens is a promising alternative to improve their immunogenicity. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of age and number of parturitions on uterine and ovarian variables in owl monkeys

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mitochondrial DNA-like sequence in the nuclear genome of Saguinus (Callitrichinae, Primates): transfer estimation

Seqüências tipo mitocondriais têm comumente sido encontradas no genoma nuclear de diversos organismos. Quando acidentalmente incluídas em estudos de seqüências mitocondriais, diversas conclusões errôneas podem ser obtidas. No entanto, estes pseudogenes nucleares tipo mitocondriais podem ser usados para a estimativa da taxa relativa de evolução de genes mitocondriais e também como grupo externo em análises filogenéticas. No presente trabalho, seqüências mitocondriais com características do tipo de pseudogene, tais como deleções e/ou inserções e códons de parada, foram encontradas em tamarins (Saguinus spp., Callitrichinae, Primates). A análise filogenética permitiu a estimativa do tempo da migração da seqüência mitocondrial para o genoma nuclear e algumas inferências filogenéticas. A escolha de um grupo externo não adequado (Aotus infulatus) não permitiu uma reconstrução filogenética confiável da subfamília Callitrichinae. A divergência bastante antiga de Cebidae (Callitrichinae, Aotinae e Cebinae) pode ter favorecido o aparecimento de homoplasias, obscurecendo a análise.

The current status of the new world monkey phylogeny

Four DNA datasets were combined in tandem (6700 bp) and Maximum parsimony and Neighbor-Joining analyses were performed. The results suggest three groups emerging almost at the same time: Atelidae, Pitheciidae and Cebidae. The total analysis strongly supports the monophyly of the Cebidae family, grouping Aotus, Cebus and Saimiri with the small callitrichines. In the callitrichines, the data link Cebuela to Callithrix, place Callimico as a sister group of Callithrix/Cebuella, and show Saguinus to be the earliest offshoot of the callitrichines. In the family Pithecidae, Callicebus is the basal genus. Finally, combined molecular data showed congruent branching in the atelid clade, setting up Alouatta as the basal lineage and Brachyteles-Lagothrix as a sister group and the most derived branch. Two major points remain to be clarified in the platyrrhine phylogeny: (i) what is the exact branching pattern of Aotus, Cebus, Saimiri and the small callitrichines, and (ii), which two of these three lineages, pitheciines, atelines or cebids, are more closely related?

Susceptibility of peritoneal macrophage from different species of neotropical primates to Ex vivo Leishmania (L.) infantum chagasi-infection

Este estudo examinou a susceptibilidade do macrófago peritoneal (PM) dos primatas neotropicais: Callithrix jacchus, Callithrix penicillata, Saimiri sciureus, Aotus azarae infulatus e Callimico goeldii para a infecção ex vivo por Leishmania (L.) infantum chagasi, o agente etiológico da leishmaniose visceral americana (LVA), como método de triagem para avaliar o potencial desses primatas como modelo de estudo da LVA. A susceptibilidade do PM para a infecção foi investigada através do índice de infecção do PM (PMI) a intervalos de 24, 72 horas e, ainda, pela média dessas taxas (FPMI), assim como, pelas respostas do TNF-α, IL-2 (ELISA de captura) e óxido nítrico (NO) (método de Griess). Às 24hs da infecção experimental, o PMI do primata A. azarae infulatus (128) foi maior que aqueles de C. penicillata (83), C. goeldii (78), S. sciureus (77) e C. jacchus (55). Às 72hs, houve uma redução significativa do PMI de quatro primatas: A. azarae infulatus (128/37), C. penicillata (83/38), S. sciureus (77/38) e C. jacchus (55/12), com exceção de C. goeldii (78/54). O FPMI dos primatas A. azarae infulatus (82.5) e C. goeldii (66) foi maior que do primata C. jacchus (33.5), porém, não foi maior que dos primatas C. penicillata (60.5) e S. sciureus (57.5). A resposta do TNF-α foi mais regular nos quatro primatas que reduziram o PMI no intervalo de 24-72hs: C. jacchus (145/122 pg/µL), C. penicillata (154/130 pg/µL), S. sciureus (164/104 pg/µL) e A. azarae infulatus (154/104 pg/µL), com exceção de C. goeldii (38/83 pg/µL). A resposta de IL-12 foi, principalmente, marcante nos primatas A. azarae infulatus e C. goeldii, os quais apresentaram as maiores taxas do FPMI, e a resposta do NO foi maior no primata C. goeldii, em especial no intervalo de 72hs. Estes achados sugerem, fortemente, que estes primatas neotropicais parecem ter desenvolvido mecanismos resistentes de resposta imune inata capaz de controlar o crescimento intracelular da infecção por L. (L.) i. chagasi no macrófago, o que não encoraja o uso destes primatas como modelo de estudo da LVA.

Ecologia, comportamento e associações poliespecíficas do macaco-de-cheiro (Saimiri sciureus), Amazônia Oriental

Saimiri sciureus é uma espécie de primata amplamente distribuída pela Bacia Amazônica. Contudo, há poucos estudos feitos em ambiente natural na Amazônia brasileira envolvendo aspectos ecológicos e/ou comportamentais da espécie e praticamente nenhum sobre suas associações com outras espécies. Neste trabalho foram estudados os padrões gerais da ecologia e do comportamento de dois grupos de S. sciureus e suas associações com outras espécies de primatas no Mosaico de Unidades de Conservação da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. Os sítios de estudo foram a Ilha de Germoplasma (IG) e a Zona de Preservação da Vida Silvestre Base 4 (B4). Os dados foram coletados pelos métodos de varredura instantânea e ad libitum por seis meses entre março e outubro de 2009. A área de uso dos grupos correspondeu a aproximadamente 75 ha na B4 e 77,5 ha na IG. No uso do espaço vertical, houve preferência pelos estratos inferiores e médios. Além disso, houve um marcado padrão no uso dos estratos ao longo o dia, com maior frequência de uso dos estratos mais altos nas duas primeiras horas de atividades, dos estratos mais baixos das 10 às 14 horas e dos estratos intermediários no final do dia. Os comportamentos de forrageio (50% IG; 49% B4) e locomoção (29% ambos) foram mais frequentes que alimentação (12% IG; 15% B4), interação social (6% IG; 4% B4) e descanso (3% para ambos), concordando com outros estudos na Amazônia. A dieta foi predominantemente frugívora (75% B4, 71% IG), diferindo de uma série de estudos que caracterizaram todo o gênero como altamente insetívoro. As espécies vegetais mais importantes foram Attalea maripa no período chuvoso e Inga spp. no período seco, para ambos os grupos. A frequência de associação foi 100% do tempo (B4) e 49% (IG) com Cebus apella, 20% (B4) com Chiropotes satanas e 3% (IG) com Chiropotes utahicki. Houve encontro com Alouatta belzebul e Saguinus niger nos dois sítios, com Aotus azarae na B4 e Callicebus moloch na IG. O grupo da IG passou mais tempo em associação durante a estação chuvosa. O tempo em associação com C. satanas foi maior no período seco, sem diferença sazonal para C. utahicki e C. apella. Houve diferença entre S. sciureus, C. apella e C. satanas no uso do espaço vertical, no tipo de suporte e nos itens alimentares explorados. Os macacos-de-cheiro apresentaram nicho maior que os macacos-prego para uso de espaço vertical e itens alimentares, e os macacos-prego apresentaram nicho maior para tipo de suporte. A maior sobreposição de nichos nas três dimensões medidas foi entre C. apella e S. sciureus.

Frequência de anticorpos contra Leptospira spp. e Trypanosoma cruzy em primatas neotropicais mantidos em cativeiro

Faz um levantamento sorológico para anticorpos contra Leptospira spp e Trypanosoma cruzi em primatas neotropicais mantidos em cativeiro. Amostras de 94 primatas neotropicais adultos, machos e fêmeas de diferentes espécies pertencentes ao criatório do Centro Nacional de Primatas (CENP)-Ananindeua-PA, coletadas para a realização da Soroaglutinação Microscópica (SAM), na qual foram utilizadas 84 amostras sorológicas, em que 35 (41,67%) apresentaram anticorpos contra leptospira e 49 (58,33%) foram soronegativas. De 11 espécies utilizadas na pesquisa, as maiores positividades estavam nas espécies de Cebus apella 69.23% (9/13), Aotus infullatus 33,33% (5/15), Callithrix penicillata 28,57% (4/14) e Saimiri sciureus 22,73 (5/22). De 35 amostras positivas, 11 (31,42%) reagiram contra o sorovar Cynopteri, oito (22,85%) foram reagentes para Andamana, seis (17,14%) contra o sorovar Hebdomadis, quatro (11,42%) para Copenhageni, três (8,57%) contra o sorovar Patoc, duas (5,71%) para o sorovar Cuíca, e o restante reagiram para pelo menos um sorovar (2,85%) sorovar Hardjo, Icterohaemorrhagiae, Javanica, Grippotyphosa e Autumnalis. Para detecção de anticorpos contra o T. cruzi, foram utilizadas 94 amostras sorológicas de primatas neotropicais. As amostras de cada animal foram submetidas aos exames sorológicos de Hemaglutinação Indireta (HAI) e Ensaio Imunoenzimático (ELISA). Das amostras avaliadas pela HAI, apenas uma fêmea da espécie Saguinus niger revelou resultado positivo, porém todas as amostras revelaram resultado negativo quando submetidas ao ELISA-recombinante. Com relação aos parâmetros hematológicos e bioquímicos não foram observadas alterações que indicassem uma possível infecção. Conclui-se que a ocorrência de anticorpos contra as leptospiras nas espécies de primatas foi alta, mesmo não apresentando sintomas, e todos os parâmetros hematológicos e bioquímicos estarem normais indicando que apesar destes animais encontrarem-se em cativeiro, possivelmente tiveram contato em vida livre com a bactéria e a infecção pode estar sendo mantida entre eles e casos de leptospirose e doença de Chagas em primatas neotropicais são raros, porém deve-se lembrar que os mesmos atuam como reservatórios de Leptospira spp e Tripanosma cruzi no ambiente silvestre.

Divergent evolution and purifying selection of the H (FUT1) gene in New World monkeys (Primates, Platyrrhini)

In the present study, the coding region of the H gene was sequenced and analyzed in fourteen genera of New World primates (Alouatta, Aotus, Ateles, Brachyteles, Cacajao, Callicebus, Callithrix, Cebus, Chiropotes, Lagothrix, Leontopithecus, Pithecia, Saguinus, and Saimiri), in order to investigate the evolution of the gene. The analyses revealed that this coding region contains 1,101 nucleotides, with the exception of Brachyteles, the callitrichines (Callithrix, Leontopithecus, and Saguinus) and one species of Callicebus (moloch), in which one codon was deleted. In the primates studied, the high GC content (63%), the nonrandom distribution of codons and the low evolution rate of the gene (0.513 substitutions/site/MA in the order Primates) suggest the action of a purifying type of selective pressure, confirmed by the Z-test. Our analyses did not identify mutations equivalent to those responsible for the H-deficient phenotypes found in humans, nor any other alteration that might explain the lack of expression of the gene in the erythrocytes of Neotropical monkeys. The phylogenetic trees obtained for the H gene and the distance matrix data suggest the occurrence of divergent evolution in the primates.

Caracterização e dinâmica espacial da caça de primatas em comunidades ribeirinhas da Amazônia Central

Os primatas são importante item alimentar para as populações que vivem em locais isolados, e estão entre as espécies mais caçadas por populações tradicionais e indígenas, principalmente nas regiões neotropicais. No entanto, pouco se conhece sobre as características e os padrões espaciais da atividade de caça, e sua abrangência no espaço e no tempo, impedindo uma real avaliação do impacto desta atividade. O objetivo deste trabalho foi descrever, quantificar e analisar a dinâmica espacial da caça de primatas na Amazônia Central, em ambientes de várzea e de terra firme, através de dados de monitoramento de pequenas comunidades ribeirinhas acumulados ao longo de 11 anos. Neste período, o sistema de monitoramento registrou 402 caçadas de primatas, totalizando 541 animais abatidos de nove espécies: Alouatta juara, Aotus cf. vociferans, Ateles chamek, Cacajao ouakary, Callicebus torquatus, Cebus albifrons, Saguinus inustus, Saimiri cassiquiarensis e Sapajus macrocephalus. Destas caçadas, 240 ocorreram em Amanã e 162 em Mamirauá. As distâncias percorridas pelos caçadores a partir das suas comunidades foram significativamente diferentes nos dois ambientes (T= -2,451; gl = 41; p <0,05), os caçadores de terra firme caçam em locais mais distantes que os caçadores de várzea. Quando analisamos o tamanho das áreas utilizadas pelos caçadores, as de terra firme também foram significativamente maiores do que a várzea (F(2,56)=21,471; P<0,01). Embora a contribuição da biomassa de primatas seja pequena, quando comparada a outras espécies, como queixada e paca, o guariba ainda é uma das espécies mais caçadas na Amazônica Central. Para conhecermos o real impacto da atividade de caça entre os primatas, o estudo comprova a necessidade de um monitoramento contínuo das áreas de caça, bem como a análise da sua variação espacial ao longo dos anos.

Pesquisa de genomas virais em primatas não humanos do novo mundo por metagenômica

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Geographic differentiation of polymorphism in the Plasmodium falciparum malaria vaccine candidate gene SERA5

SERA5 is regarded as a promising malaria vaccine candidate of the most virulent human malaria parasite Plasmodium falciparum. SERA5 is a 120 kDa abundantly expressed blood-stage protein containing a papain-like protease. Since substantial polymorphism in blood-stage vaccine candidates may potentially limit their efficacy, it is imperative to fully investigate polymorphism of the SERA5 gene (sera5). In this study, we performed evolutionary and population genetic analysis of sera5. The level of inter-species divergence (kS = 0.076) between P. falciparum and Plasmodium reichenowi, a closely related chimpanzee malaria parasite is comparable to that of housekeeping protein genes. A signature of purifying selection was detected in the proenzyme and enzyme domains. Analysis of 445 near full-length P. falciparum sera5 sequences from nine countries in Africa, Southeast Asia, Oceania and South America revealed extensive variations in the number of octamer repeat (OR) and serine repeat (SR) regions as well as substantial level of single nucleotide polymorphism (SNP) in non-repeat regions (2562 bp). Remarkably, a 14 amino acid sequence of SERA5 (amino acids 59-72) that is known to be the in vitro target of parasite growth inhibitory antibodies was found to be perfectly conserved in all 445 worldwide isolates of P. falciparum evaluated. Unlike other major vaccine target antigen genes such as merozoite surface protein-1, apical membrane antigen-1 or circumsporozoite protein, no strong evidence for positive selection was detected for SNPs in the non-repeat regions of sera5. A biased geographical distribution was observed in SNPs as well as in the haplotypes of the sera5 OR and SR regions. In Africa, OR- and SR-haplotypes with low frequency (<5%) and SNPs with minor allele frequency (<5%) were abundant and were mostly continent-specific. Consistently, significant genetic differentiation, assessed by the Wright's fixation index (FST) of inter-population variance in allele frequencies, was detected for SNPs and both OR- and SR-haplotypes among almost all parasite populations. The exception was parasite populations between Tanzania and Ghana, suggesting frequent gene flow in Africa. The present study points to the importance of investigating whether biased geographical distribution for SNPs and repeat variants in the OR and SR regions affect the reactivity of human serum antibodies to variants. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.