アデノウイルスカプシドに組み込まれたHIV抗原のcryoem視覚化

アデノウイルス（AD）ベクターは、HIVを含む感染症に対するワクチンアプリケーションのプラットフォームとしての可能性を示しています。ただし、保護中和抗体とHIVに対する細胞免疫応答を引き出すための要件は、依然として大きな課題です。2F5および4E10様抗体を生成するための新しいアプローチでは、ウイルスヘクソンカプシドの過可視領域2（HVR2）に示されたHIV膜近位エクトドメイン領域（MPER）エピトープを使用してADベクターを設計しました。導入遺伝子。MPERエピトープの構造と柔軟性、およびウイルスベクトル内のこれらのエピトープの構造コンテキストは、誘導された宿主免疫応答に重要な役割を果たします。この点で、エピトープの提示の重要な要因を理解することで、ウイルスワクチンベクターを開発するための最適化戦略が促進されます。したがって、私たちはこの広告ベクトルのcryoem構造研究を実施しました。これは、以前にmper特異的な体液性免疫応答を誘発することが示されていました。誘導分子動力学シミュレーションでサブナノメートル解像度のcryOEM構造を分析しました。AD CapsID内のヘキソンの配置により、個々のαヘリックス、相互作用するαヘリックス、部分的に拡張された形態など、MPERのさまざまな立体構造を引き起こす挿入されたペプチドには12のユニークな環境があります。この発見は、MPERの既知の立体構造の柔軟性と一致しています。拡張形態の存在、または誘導された拡張形態は、このベクターとヒトHIVモノクローナル抗体2F5との相互作用によってサポートされています。これらの結果は、AD CapSIDがエピトープの構造、柔軟性、およびアクセシビリティに影響を与えることを示しています。これらはすべて宿主の免疫応答に影響を与えます。要約すると、このCRYOEM構造研究は、操作されたウイルスベクターに提示されたエピトープを視覚化する手段を提供し、カプシドが組み込まれたHIVエピトープを使用して、次世代のADベクターの修正を提案しました。

Adenoviral (Ad) vectors show promise as platforms for vaccine applications against infectious diseases including HIV. However, the requirements for eliciting protective neutralizing antibody and cellular immune responses against HIV remain a major challenge. In a novel approach to generate 2F5- and 4E10-like antibodies, we engineered an Ad vector with the HIV membrane proximal ectodomain region (MPER) epitope displayed on the hypervariable region 2 (HVR2) of the viral hexon capsid, instead of expressed as a transgene. The structure and flexibility of MPER epitopes, and the structural context of these epitopes within viral vectors, play important roles in the induced host immune responses. In this regard, understanding the critical factors for epitope presentation would facilitate optimization strategies for developing viral vaccine vectors. Therefore we undertook a cryoEM structural study of this Ad vector, which was previously shown to elicit MPER-specific humoral immune responses. A subnanometer resolution cryoEM structure was analyzed with guided molecular dynamics simulations. Due to the arrangement of hexons within the Ad capsid, there are twelve unique environments for the inserted peptide that lead to a variety of conformations for MPER, including individual α-helices, interacting α-helices, and partially extended forms. This finding is consistent with the known conformational flexibility of MPER. The presence of an extended form, or an induced extended form, is supported by interaction of this vector with the human HIV monoclonal antibody 2F5, which recognizes 14 extended amino acids within MPER. These results demonstrate that the Ad capsid influences epitope structure, flexibility and accessibility, all of which affect the host immune response. In summary, this cryoEM structural study provided a means to visualize an epitope presented on an engineered viral vector and suggested modifications for the next generation of Ad vectors with capsid-incorporated HIV epitopes.