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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Mapeamento dos epitopos da toxina épsilon de Clostridium perfringens tipo D e produção de imunógenos de peptídeos sintéticos
Autor(es): Guilherme Guerra Alves
primer Tutor: Francisco Carlos Faria Lobato
primer miembro del tribunal : Ricardo Andrez Machado de Ávila
Segundo miembro del tribunal: Patricia Martins Parreiras
Resumen: A toxina épsilon () produzida por Clostridium perfringens tipo D é a principal responsável pelo desenvolvimento das enterotoxemias dos ruminantes domésticos. Devido à sua alta toxicidade, ela é atualmente considerada um potencial agente de bioterrorismo ou para guerra biológica. Atualmente não há tratamentos ou vacinas contra os efeitos da toxina em humanos. Em contrapartida, a vacinação é a principal medida para o controle da enterotoxemia em ovinos, caprinos e bovinos. Embora os imunógenos comerciais possam ser efetivos na prevenção da enterotoxemia, a qualidade dos mesmos oscila enormemente entre os países e os fabricantes. Desta forma, pesquisas em imunologia e vacinologia que fundamentem as buscas por novas vacinas e tratamentos contra os efeitos da toxina nos ruminantes domésticos e humanos são necessárias. Baseado no supracitado, o presente trabalho teve como objetivo o mapeamento dos epitopos da toxina de C. perfringens tipo D e a produção de imunógenos de peptídeos sintéticos. Para tal, foram sintetizados 130 peptídeos de 15 aminoácidos cada, em sobreposição e intercalados dos três resíduos iniciais, em membrana de celulose, por meio da técnica de síntese em spot. Soros de coelho e ovino contra a toxina purificada foram utilizados em ensaios imunoquímicos para testar a interação dos anticorpos policlonais anti- com os peptídeos sintetizados. Com apoio nas reatividades observadas nesses ensaios e características físico-químicas, seis epitopos mapeados foram empregados separadamente na imunização de camundongos. Para isto, peptídeos contendo a estrutura primária desses epitopos foram sintetizados por meio da síntese química solúvel, encapsulados em lipossomas e conjugados ao hidróxido de alumínio. Seis grupos com seis camundongos cada receberam quatro doses intervaladas de 10 dias dos respectivos imunógenos; ao final deste processo, os soros obtidos foram titulados por meio de ELISA competitivo. Com base nos resultados e análise dos ensaios imunoquímicos, ao todo 16 prováveis epitopos foram identificados na estrutura primária da toxina de C. perfringens tipo D, apresentando diferentes graus de interação ou reatividade com as imunoglobulinas anti-. Este resultado condiz com os mecanismos imunológicos de resposta imune frente aos antígenos proteicos, os quais sofrem processamento em diversos peptídeos menores abrangendo toda a sua estrutura, e são então apresentados aos linfócitos T CD4+. Três epitopos empregados nas inoculações induziram a produção de anticorpos detectáveis no ELISA competitivo, e provavelmente são imunodominantes. As porcentagens de inibição verificadas para os epitopos de número 3, 4 e 16 foram respectivamente de 4,35, 9,95 e 7,68 %. Os determinantes antigênicos 3 e 4 estão parcialmente sobrepostos, linearmente e espacialmente próximos, além de fazerem parte do domínio I da toxina . Esta região está provavelmente envolvida na ligação da toxina com seus receptores celulares, além de possuir aminoácidos essenciais para a interação proteína-receptor e a citotoxicidade da toxina. Já o epitopo 16 é constituído pela porção carboxi-terminal da toxina , o qual faz parte do domínio III da mesma; esta região parece estar envolvida na oligomerização da toxina que precede a formação do poro celular. Os resultados do presente trabalho fornecem informações preciosas para o entendimento das características estruturais, patogênicas e imunológicas da toxina , e podem auxiliar no desenvolvimento de novas vacinas e terapias contra os efeitos deletérios da toxina em animais e humanos
Abstract: Clostridium perfringens type D epsilon toxin (ETX) is the main responsible for domestic ruminants enterotoxemias. Due to its high toxicity, it is now considered to be a potential agent of bioterrorism or biowarfare. There are currently no vaccines or treatments against the effects of this toxin in humans. In contrast, vaccination is the primary control measure of enterotoxemia in ruminants. Although commercial immunogens can be effective in preventing enterotoxemia, their quality varies greatly between countries and manufacturers. Thus, researches in immunology and vaccinology that support the development of new vaccines and treatments against ETX in domestic ruminants and humans are imperative. In light of this, the objective of the present study was to map the epitopes of C. perfringens type D ETX and to produce immunogens containing synthetic peptides. One hundred thirty overlapping 15-mer peptides frameshifted by three residues corresponding to ETX sequence were prepared in a cellulose membrane by using the Spot technique. Sheep and rabbit sera against purified ETX were used in immunochemical assays to test the interaction between anti-ETX antibodies and the synthesized peptides. Based on the reactivity results of these assays and on physicochemical characteristics, six mapped epitopes were separately employed to immunize mice. Peptides containing the primary structure of these six epitopes were synthesized by solid phase synthesis, encapsulated in liposomes and aluminum hydroxide was added. Six groups of six mice each received four doses of the respective immunogens spaced by 10 days. At the end of this process, the collected sera were titrated by competitive ELISA. Based on the results of the immunochemical assays, a total of 16 probable epitopes were identified in the primary structure of ETX. This result is consistent with immunological mechanisms of immune response against proteic antigens, which are processed to several smaller peptides ranging the entire protein structure, and are then presented to CD4+ T lymphocytes. Three out of the six antigenic determinants used in the immunizations induced antibodies that were detected by a competitive ELISA, and are probably immunodominant epitopes. The inhibition rates were 4.35, 9.95 and 7.68% for the epitopes number 3, 4 and 16, respectively. The determinants number 3 and 4 are partially overlapped, linear and spatially close to each other, and also belong to ETX domain I. This region is likely to be involved in the binding of ETX to its cellular receptors. It also has amino acids essential to the protein-receptor interaction and thus essential to the toxin cytotoxicity. Epitope 16 is part of the carboxy-terminal portion of ETX, and belongs to domain III of the protein. This region seems to be involved in the oligomerization of ETX, phase that precedes cell pore formation. The results of the present study provide valuable information for understanding the structural, pathogenic and immunological characteristics of ETX, and can thus assist in the development of new vaccines and therapies against the deleterious effects of the toxin in animals and humans.
Asunto: Clostridium perfringens Toxinas
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9BGLHQ
Fecha del documento: 25-ene-2013
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