Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Role of the Protein Tyrosine Kinase 7 gene in human neural tube defects

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des anomalies développementales où le tube neural reste ouvert (1-2/1000 naissances). Afin de prévenir cette maladie, une connaissance accrue des processus moléculaires est nécessaire. L’étiologie des ATN est complexe et implique des facteurs génétiques et environnementaux. La supplémentation en acide folique est reconnue pour diminuer les risques de développer une ATN de 50-70% et cette diminution varie en fonction du début de la supplémentation et de l’origine démographique. Les gènes impliqués dans les ATN sont largement inconnus. Les études génétiques sur les ATN chez l’humain se sont concentrées sur les gènes de la voie métabolique des folates du à leur rôle protecteur dans les ATN et les gènes candidats inférés des souris modèles. Ces derniers ont montré une forte association entre la voie non-canonique Wnt/polarité cellulaire planaire (PCP) et les ATN. Le gène Protein Tyrosine Kinase 7 est un membre de cette voie qui cause l’ATN sévère de la craniorachischisis chez les souris mutantes. Ptk7 interagit génétiquement avec Vangl2 (un autre gène de la voie PCP), où les doubles hétérozygotes montrent une spina bifida. Ces données font de PTK7 comme un excellent candidat pour les ATN chez l’humain. Nous avons re-séquencé la région codante et les jonctions intron-exon de ce gène dans une cohorte de 473 patients atteints de plusieurs types d’ATN. Nous avons identifié 6 mutations rares (fréquence allélique <1%) faux-sens présentes chez 1.1% de notre cohorte, dont 3 sont absentes dans les bases de données publiques. Une variante, p.Gly348Ser, a agi comme un allèle hypermorphique lorsqu'elle est surexprimée dans le modèle de poisson zèbre. Nos résultats impliquent la mutation de PTK7 comme un facteur de risque pour les ATN et supporte l'idée d'un rôle pathogène de la signalisation PCP dans ces malformations.

New insights into small molecules inhibitors and protein-protein interactions of VirB8 : a critical conserved component of the type IV secretion system.

Les systèmes bactériens de sécrétion de type IV (T4SS) sont constitués d’un ensemble de 8 à 12 protéines conservées. Ces dernières sont utilisées lors de la translocation de protéines, la translocation de complexes ADN-protéines mais aussi pour le transport de ces derniers au travers de la membrane cellulaire. Les T4SS, en tant que facteurs de virulence pour beaucoup de pathogènes comme Brucella suis, sont donc d’excellents modèles cibles pour le développement de médicaments d’antivirulence. Ces médicaments, en privant le pathogène de son facteur essentiel de virulence : le T4SS, constituent une alternative ou encore une amélioration des traitements antibiotiques utilisés actuellement. VirB8, un facteur d’assemblage conservé dans le T4SS, forme des dimères qui sont importants pour la fonction des T4SS dans ces pathogènes. De par ses interactions multiples, VirB8 est un excellent modèle pour l’analyse des facteurs d’assemblage mais aussi en tant que cible de médicaments qui empêcheraient son interaction avec d’autres protéines et qui, in fine, désarmeraient les bactéries en les privant de leur fonctions essentielles de virulence. À ce jour, nous savons qu’il existe un équilibre monomère-dimère et un processus d’homodimerization de VirB8 dont l’importance est vitale pour la fonctionnement biologique des T4SSs. En se basant sur des essais quantitatifs d’interaction, nous avons identifié (i) des sites potentiels d’interaction avec d’autres protéines VirB du T4SS mais aussi (ii) isolé des petites molécules inhibitrices afin de tester la fonction protéique de VirB8. Afin de déterminer les acides aminés importants pour l’hétérodimérization de VirB8 avec VirB10, nous avons effectué des expériences de mutagenèse aléatoire, de phage display et d’arrimage moléculaire in silico. Ces expériences ont démontré l’importance de trois acides aminés localisés sur le feuillet β : R160, S162, T164 et I165. Ces derniers seraient importants pour l’association de VirB8 avec VirB10 étant donné que leur mutagenèse entraine une diminution de la formation du complexe VirB8-VirB10. L’objectif actuel de notre projet de recherche est de pouvoir mieux comprendre mais aussi d’évaluer le rôle de VirB8 dans l’assemblage du T4SS. Grace à un méthode de criblage adaptée à partir de la structure de VirB8, nous avons pu identifié une petite molécule inhibitrice BAR-068, qui aurait un rôle prometteur dans l’inhibition du T4SS. Nous avons utilisé la spectroscopie par fluorescence, l’essai à deux hybrides, le cross-linking et la cristallographie afin de déterminer le mécanisme d'interaction existant entre VirB8 et BAR-068. Ces travaux pourraient permettre de nombreuses avancées, notamment en termes de compréhension des mécanismes d’inhibition du T4SS. Notre objectif ultime est de pouvoir caractériser la séquence d’évènements essentiels à l’assemblage et au fonctionnement du T4SS. De manière globale, notre projet de recherche permettrait de révéler les grands principes d’assemblage des protéines membranaires, les processus de sécrétion de protéines chez les bactéries mais aussi de proposer une nouvelle stratégie lors du développement de drogues antimicrobiennes.

Das OEE-Protein 1 des Photosystem II (oxygen evolving enhancer) der Grünalge Scenedesmus obliquus besitzt Thioredoxin-Aktivität

Die Aminosäure-Sequenzierung an dem als "28 kDa-Thioredoxin f" beschriebenen Protein aus der Grünalge Scenedesmus obliquus hat gezeigt, dass dieses Protein mit dem als OEE bekannten Protein 1 aus dem Photosystem II identisch ist. Die früher postulierte Möglichkeit einer Fusion eines Thioredoxins mit einem Protein unbekannter Natur oder Insertion eines Thioredoxinfragments mit der typischen -Trp-Cys-Gly-Pro-Cys-Sequenz in ein solches Protein hat sich nicht bestätigt. Durch Anwendung einer auf das 33 kDa OEE-Protein ausgerichteten Präparationsmethode konnte gezeigt werden, dass das "28 kDa-Trx f" tatsächlich in den Thylakoidmembranen lokalisiert ist. Das Protein kann so innerhalb eines Tages in hoher Reinheit aus den Thylakoidmembranfragmenten eines Algenrohhomogenats isoliert werden; dabei bleibt die Fähigkeit des OEE-Proteins das chloroplastidäre Enzym Fructosebisphosphatase (FbPase) zu stimulieren erhalten. Mit gleichen Methoden wurden die Grünalgen Chlorella vulgaris und Chlamydomonas reinhardtii auf außergewöhnliche Proteine mit Trx-f Aktivität untersucht. Die hitze- und säurestabile Proteinfraktion aus Chlorella vulgaris enthält ein Protein mit vergleichbarer Molmasse von 26 kDa, das ähnlich wie in Scenedesmus eine Stimulation der chloroplastidären Fructosebisphosphatase zeigt. In dem hitze- und säurestabilen Proteinextrakt aus Chlamydomonas reinhardtii wird solche Aktivität nicht beobachtet. Eine Probe des rekombinanten, homogenen OEE-Proteins aus Spinat wurde auf Stimulation der chloroplastidären FbPase und NADPH-abhängigen Malatdehydrogenase (MDH) untersucht. Das Spinat OEE-Protein 1 zeigt mit diesen Enzymen keine Aktivität. Da das OEE-Protein 1 in Scenedesmus starke FbPase-Stimulation zeigt, die anderen Scenedesmus-Thioredoxine mit Molmassen von 12 kDa (Trx I und II) jedoch hohe Aktivität mit der zellulären Ribonucleotidreduktase zeigen, wird postuliert, dass das OEE-Protein die Funktion des Trx-f in vivo ersetzt.

Das ER-lokalisierte Protein Farinelli und seine möglichen Interaktionspartner in der Spermatogenese von Drosophila melanogaster

Dem Farinelli-Protein wird eine Funktion als hodenspezifisches VAP-Protein zugesprochen (Renner, 2001). Mit Hilfe des ER-Markers PDI konnte Fan eindeutig dem ER zugeordnet werden. Fan stellt dabei ein integrales Membranprotein dar, welches nur durch Detergenz- Behandlung in Lösung zu bringen war. Durch den Einsatz zweier Fragment-Konstrukte (fan∆MSP-GFP und fanMSP-GFP) von Fan wurde die Relevanz der MSP-Domäne für die männliche Fertilität dokumentiert. Das Fusionsprotein Fan∆MSP-GFP lag aufgrund der verbliebenen Transmembrandomäne weiterhin im ER vor. Dennoch konnte der sterile Phänotyp der fanJo-Männchen, die keinerlei Fan-Protein enthalten, durch das Einbringen des Fusionskonstrukts nicht gerettet werden. MSP-GFP für sich allein konnte keine Verbindung mit dem ER eingehen und zeigte eine diffuse Fluoreszenz. Im Rahmen der Dissertation wurden mehrere, durch das yeast two hybrid-System ermittelte, mögliche Interaktionspartner von Fan analysiert. Das Protein CG5194 konnte als einziges wie Fan dem ER zugeordnet werden. Seine Expression beschränkte sich aber auf die Spermatocytenphase und ist somit kürzer als die von Farinelli. Nach Einkreuzen der GFP-Fusionskonstrukte in die fan-Nullmutante konnte CG5194 nicht mehr am ER der Spermatocyten beobachtet werden, sondern lag innerhalb des Cytoplasmas diffus verteilt vor. Auch bei der Western Blot-Analyse konnte das Protein von CG5194 nur noch in der Überstand-Fraktion mit den ungebundenen Proteinen nachgewiesen werden. Lag in der fan-Nullmutante ausschließlich das Fan∆MSP-GFP-Fusionsprotein vor, konnte die ER-Lokalisation von CG5194 ebenfalls nicht beibehalten werden. Mit Hilfe einer Fragment-Analyse konnte gezeigt werden, dass in den männlichen Gonaden das erste Exon von CG5194 für die Interaktion mit Fan entscheidend ist. Innerhalb der Ovarien dagegen ist das zweite Exon für die Lokalisation im ER notwendig. Demzufolge ist neben einem anderen Interaktionspartner als Fan auch eine andere Domäne im Protein für die ER-Lokalisation in der weiblichen Keimbahn entscheidend. Durch den Einsatz von antisense- und RNAi-Konstrukten konnte ein steriler Phänotyp bei den Männchen erzeugt werden. Überraschenderweise zeigten die Tiere erst einen Defekt während der Spermatiden-Differenzierung. Bereits während der Diplomarbeit wurde 98A im Kopfbereich der elongierten Spermatiden nachgewiesen. Mittels einer DNA-Färbung sowie durch die Colokalisation mit dem Akrosom-Protein Sneaky wurde 98A dem Bereich des Akrosoms zugeordnet. Sneaky taucht jedoch bereits früher als 98A in den Keimzellen auf. Die Erzeugung eines sterilen Phänotyps durch den Einfluss eines RNAi-Konstrukts gelang nicht. Entweder ist 98A für die Fertilität von Drosophila nicht relevant oder aber seine Funktion kann von anderen Proteinen übernommen werden.

Barley oxalate oxidase is a hexameric protein related to seed storage proteins: evidence from X-ray crystallography

The oxalate oxidase enzyme expressed in barley roots is a thermostable, protease-resistant enzyme that generates H2O2. It has great medical importance because of its use to assay plasma and urinary oxalate, and it has also been used to generate transgenic, pathogen-resistant crops. This protein has now been purified and three types of crystals grown. X-ray analysis shows that the symmetry present in these crystals is consistent with a hexameric arrangement of subunits, probably a trimer of dimers. This structure may be similar to that found in the related seed storage proteins.

Detection of transgenic DNA and protein, in rumen fluid, duodenal digesta, milk, blood and faeces of lactating dairy cows

The objective was to determine the presence or absence of transgenic and endogenous plant DNA in ruminal fluid, duodenal digesta, milk, blood, and feces, and if found, to determine fragment size. Six multiparous lactating Holstein cows fitted with ruminal and duodenal cannulas received a total mixed ration. There were two treatments (T). In T1, the concentrate contained genetically modified (GM) soybean meal (cp4epsps gene) and GM corn grain (cry1a[b] gene), whereas T2 contained the near isogenic non-GM counterparts. Polymerase chain reaction analysis was used to determine the presence or absence of DNA sequences. Primers were selected to amplify small fragments from single-copy genes (soy lectin and corn high-mobility protein and cp4epsps and cry1a[b] genes from the GM crops) and multicopy genes (bovine mitochondrial cytochrome b and rubisco). Single-copy genes were only detected in the solid phase of rumen and duodenal digesta. In contrast, fragments of the rubisco gene were detected in the majority of samples analyzed in both the liquid and solid phases of ruminal and duodenal digesta, milk, and feces, but rarely in blood. The size of the rubisco gene fragments detected decreased from 1176 bp in ruminal and duodenal digesta to 351 bp in fecal samples.

Novel single chain antibodies to the prion protein identified by phage display

A well defined structure is available for the carboxyl half of the cellular prion protein (PrPc), while the structure of the amino terminal half of the molecule remains ill defined. The unstructured nature of the polypeptide has meant that relatively few of the many antibodies generated against PrPc recognise this region. To circumvent this problem, we have used a previously characterised and well expressed fragment derived from the amino terminus of PrPc as bait for panning a single chain antibody phage (scFv-P) library. Using this approach, we identified and characterised I predominant and 3 additional scFv-Ps that contained different V-H and V-L sequences and that bound specifically to the PrPc target. Epitope mapping revealed that all scFv-Ps recognised linear epitopes between PrPc residues 76 and 156. When compared with existing monoclonal antibodies (MAb), the binding of the scFvs was significantly different in that high level binding was evident on truncated forms of PrPc that reacted poorly or not at all with several pre-existing MAbs. These data suggest that the isolated scFv-Ps bind to novel epitopes within the aminocentral region of PrPc. In addition, the binding of MAbs to known linear epitopes within PrPc depends strongly on the endpoints of the target PrPc fragment used. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Green fluorescent protein as a reporter of prion protein folding

Background: The amino terminal half of the cellular prion protein PrPc is implicated in both the binding of copper ions and the conformational changes that lead to disease but has no defined structure. However, as some structure is likely to exist we have investigated the use of an established protein refolding technology, fusion to green fluorescence protein (GFP), as a method to examine the refolding of the amino terminal domain of mouse prion protein. Results: Fusion proteins of PrPc and GFP were expressed at high level in E. coli and could be purified to near homogeneity as insoluble inclusion bodies. Following denaturation, proteins were diluted into a refolding buffer whereupon GFP fluorescence recovered with time. Using several truncations of PrPc the rate of refolding was shown to depend on the prion sequence expressed. In a variation of the format, direct observation in E. coli, mutations introduced randomly in the PrPc protein sequence that affected folding could be selected directly by recovery of GFP fluorescence. Conclusion: Use of GFP as a measure of refolding of PrPc fusion proteins in vitro and in vivo proved informative. Refolding in vitro suggested a local structure within the amino terminal domain while direct selection via fluorescence showed that as little as one amino acid change could significantly alter folding. These assay formats, not previously used to study PrP folding, may be generally useful for investigating PrPc structure and PrPc-ligand interaction.

A conserved basic loop in hepatitis C virus p7 protein is required for amantadine-sensitive ion channel activity in mammalian cells but is dispensable for localization to mitochondria

We previously identified the function of the hepatitis C virus (HCV) p7 protein as an ion channel in artificial lipid bilayers and demonstrated that this in vitro activity is inhibited by amantadine. Here we show that the ion channel activity of HCV p7 expressed in mammalian cells can substitute for that of influenza virus M2 in a cell-based assay. This was also the case for the p7 from the related virus, bovine viral diarrhoea virus (BVDV). Moreover, amantadine was shown to abrogate HCV p7 function in this assay at a concentration that specifically inhibits M2. Mutation of a conserved basic loop located between the two predicted trans-membrane alpha helices rendered HCV p7 non-functional as an ion channel. The intracellular localization of p7 was unaffected by this mutation and was found to overlap significantly with membranes associated with mitochondria. Demonstration of p7 ion channel activity in cellular membranes and its inhibition by amantadine affirm the protein as a target for future anti-viral chemotherapy.

Cleavage and serum reactivity of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein

Severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus (SCoV) spike (S) protein is the major surface antigen of the virus and is responsible for receptor binding and the generation of neutralizing antibody. To investigate SCoV S protein, full-length and individual domains of S protein were expressed on the surface of insect cells and were characterized for cleavability and reactivity with serum samples obtained from patients during the convalescent phase of SARS. S protein could be cleaved by exogenous trypsin but not by coexpressed furin, suggesting that the protein is not normally processed during infection. Reactivity was evident by both flow cytometry and Western blot assays, but the pattern of reactivity varied according to assay and sequence of the antigen. The antibody response to SCoV S protein involves antibodies to both linear and conformational epitopes, with linear epitopes associated with the carboxyl domain and conformational epitopes associated with the amino terminal domain. Recombinant SCoV S protein appears to be a suitable antigen for the development of an efficient and sensitive diagnostic test for SARS, but our data suggest that assay format and choice of S antigen are important considerations.

Protein-disulfide isomerase-mediated reduction of two disulfide bonds of HIV envelope glycoprotein 120 occurs post-CXCR4 binding and is required for fusion

The human immunodeficiency virus (HIV) envelope (Env) glycoprotein (gp) 120 is a highly disulfide-bonded molecule that attaches HIV to the lymphocyte surface receptors CD4 and CXCR4. Conformation changes within gp120 result from binding and trigger HIV/cell fusion. Inhibition of lymphocyte surface-associated protein-disulfide isomerase (PDI) blocks HIV/cell fusion, suggesting that redox changes within Env are required. Using a sensitive assay based on a thiol reagent, we show that (i) the thiol content of gp120, either secreted by mammalian cells or bound to a lymphocyte surface enabling CD4 but not CXCR4 binding, was 0.5-1 pmol SH/pmol gp120 (SH/gp120), whereas that of gp120 after its interaction with a surface enabling both CD4 and CXCR4 binding was raised to 4 SH/gp120; (ii) PDI inhibitors prevented this change; and (iii) gp120 displaying 2 SH/gp120 exhibited CD4 but not CXCR4 binding capacity. In addition, PDI inhibition did not impair gp120 binding to receptors. We conclude that on average two of the nine disulfides of gp120 are reduced during interaction with the lymphocyte surface after CXCR4 binding prior to fusion and that cell surface PDI catalyzes this process. Disulfide bond restructuring within Env may constitute the molecular basis of the post-receptor binding conformational changes that induce fusion competence.

Evaluation of a nucleoprotein-based enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of antibodies against infectious bronchitis virus

As an immunogen of the coronavirus, the nucleoprotein (N) is a potential antigen for the serological monitoring of infectious bronchitis virus (IBV). In this report, recombinant N protein from the Beaudette strain of IBV was produced and purified from Escherichia coli as well as Sf9 ( insect) cells, and used for the coating of enzyme-linked immunosorbent assay ( ELISA) plates. The N protein produced in Sf9 cells was phosphorylated whereas N protein from E. coli was not. Our data indicated that N protein purified from E. coli was more sensitive to anti-IBV serum than the protein from Sf9 cells. The recombinant N protein did not react with the antisera to other avian pathogens, implying that it was specific in the recognition of IBV antibodies. In addition, the data from the detection of field samples and IBV strains indicated that using the recombinant protein as coating antigen could achieve an equivalent performance to an ELISA kit based on infected material extracts as a source of antigen(s). ELISAs based on recombinant proteins are safe ( no live virus), clean ( only virus antigens are present), specific ( single proteins can be used) and rapid ( to respond to new viral strains and strains that cannot necessarily be easily cultured).

Specificity grafting of human antibody frameworks selected from a phage display library: generation of a highly stable humanized anti-CD22 single-chain Fv fragment

A prerequisite for the enrichment of antibodies screened from phage display libraries is their stable expression on a phage during multiple selection rounds. Thus, if stringent panning procedures are employed, selection is simultaneously driven by antigen affinity, stability and solubility. To take advantage of robust pre-selected scaffolds of such molecules, we grafted single-chain Fv (scFv) antibodies, previously isolated from a human phage display library after multiple rounds of in vitro panning on tumor cells, with the specificity of the clinically established murine monoclonal anti-CD22 antibody RFB4. We show that a panel of grafted scFvs retained the specificity of the murine monoclonal antibody, bound to the target antigen with high affinity (6.4-9.6 nM), and exhibited exceptional biophysical stability with retention of 89-93% of the initial binding activity after 6 days of incubation in human serum at 37degreesC. Selection of stable human scaffolds with high sequence identity to both the human germline and the rodent frameworks required only a small number of murine residues to be retained within the human frameworks in order to maintain the structural integrity of the antigen binding site. We expect this approach may be applicable for the rapid generation of highly stable humanized antibodies with low immunogenic potential.

Amino terminal interaction in the prion protein identified using fusion to green fluorescent protein

In contrast to the well-characterized carboxyl domain, the amino terminal half of the mature cellular prion protein has no defined structure. Here, following fusion of mouse prion protein fragments to green fluorescence protein as a reporter of protein stability, we report extreme variability in fluorescence level that is dependent on the prion fragment expressed. In particular, exposure of the extreme amino terminus in the context of a truncated prion protein molecule led to rapid degradation, whereas the loss of only six amino terminal residues rescued high level fluorescence. Study of the precise endpoints and residue identity associated with high fluorescence suggested a domain within the amino terminal half of the molecule defined by a long-range intramolecular interaction between 23KKRPKP28 and 143DWED146 and dependent upon the anti-parallel beta-sheet ending at residue 169 and normally associated with the structurally defined carboxyl terminal domain. This previously unreported interaction may be significant for understanding prion bioactivity and for structural studies aimed at the complete prion structure.