繰り返しモジュールとn結合グリカンは、重要な腸毒素性eアドヘシンの構造と抗原性を定義します

無効：腸毒素性大腸菌（ETEC）は、主に低中所得地域の子供において、毎年何億もの感染性下痢を引き起こします。特に、ETECに挑戦した人間のボランティアと同様に、下痢の重症度は、血液型A（BGA）の個人の重症度が大幅に増加しています。ETPAは、ETECと血液型Aグリカンの間の重要な相互作用を促進するために血液型Aレクチンとして機能する分泌された糖タンパク質アドヘシンであり、効果的な細菌の接着と毒素送達のために腸上皮のグリカンです。ETPAは非常に免疫原性であり、ETECによるヒトボランティアの自然感染と実験的課題に続いて堅牢な抗体反応をもたらします。ETPAがETEC血群Aの相互作用をどのように誘導し、適応免疫を刺激するかを理解するために、ETPAを変異させ、そのグリコシル化を質量分析（MS）、分離ポリクローナル（PAB）およびモノクローナル抗体（mAb）によってマッピングし、ワクチン化されたマウスと出現したヒトで発見されたヒトで発生したヒトで発生したヒトで発生しました極低電子顕微鏡によるボランティア、および抗体-ETPA複合体の決定された構造。ETPA-BGAの相互作用とETEC接着を阻害するBGAとMABは、この領域をETEC病原体ホスト相互作用に重要なものとして強調するC末端反復ドメインに結合しています。MS分析では、ETPAおよびcryo-EM構造の広範囲で不均一なN結合グリコシル化が明らかになりました。これは、MABがこれらのユニークなグリカンを含むエピトープに直接関与することを明らかにしました。最後に、電子顕微鏡ベースのポリクローナルエピトープマッピングにより、NおよびC末端ドメイン上の多数の異なるエピトープを標的とする抗体が明らかになり、ETPAワクチン接種が分子の中和およびデコイ領域に対する応答を生成することを示唆しています。まとめて、これらのデータは、病原体宿主グリカンの相互作用と、合理的なワクチンサブユニット設計に関連する適応免疫についての一般的な理解を知らせると予想しています。 著者の概要：低所得地域の幼児に不釣り合いに影響を与える下痢の主な原因である腸毒素性大腸菌（ETEC）は、ワクチン開発の優先事項です。血液型を持っている人は、重度のコレラ様疾患の影響を受けやすいです。分泌された免疫原性の血液型A結合タンパク質であるETPAは、現在のワクチン標的抗原です。ここでは、タンパク質の2つの異なるドメインを標的とする保護的および非保護的モノクローナル抗体を備えた複合体のETPAの原子構造を決定し、血液グループに関与する主要領域を特定し、抗原認識を特定し、抗体のメカニズムを明らかにすることができます。ベースの保護。さらに、ETPAは、ETPAが、乱交と低忠実度のグリコシルトランスフェラーゼ、ETPCによって表面に露出したアスパラギン残基で広範かつ不均一にグリコシル化されていること、およびこのユニークなバクテリアのグリコシル化の開発に重要であることを示しています。。最後に、ワクチン接種マウスからのポリクローナル抗体、およびETEC感染のヒトボランティアから得られたモノクローナル抗体は、ETPAの高度な抗原表面が保護エピトープと非保護的エピトープの両方を示すことを明らかにしました。これらの結果は、ETECの病因の理解と、これらの一般的な感染によって引き出される免疫応答の理解を大幅に拡大し、サブユニットワクチンの合理的な設計とテストを支援する貴重な情報を提供します。

UNLABELLED: Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) cause hundreds of millions of cases of infectious diarrhea annually, predominantly in children from low-middle income regions. Notably, in children, as well as human volunteers challenged with ETEC, diarrheal severity is significantly increased severity in blood group A (bgA) individuals. EtpA, is a secreted glycoprotein adhesin that functions as a blood group A lectin to promote critical interactions between ETEC and blood group A glycans on intestinal epithelia for effective bacterial adhesion and toxin delivery. EtpA is highly immunogenic resulting in robust antibody responses following natural infection and experimental challenge of human volunteers with ETEC. To understand how EtpA directs ETEC-blood group A interactions and stimulates adaptive immunity, we mutated EtpA, mapped its glycosylation by mass-spectrometry (MS), isolated polyclonal (pAbs) and monoclonal antibodies (mAbs) from vaccinated mice and ETEC-infected human volunteers, and determined structures of antibody-EtpA complexes by cryo-electron microscopy. Both bgA and mAbs that inhibited EtpA-bgA interactions and ETEC adhesion, bound to the C-terminal repeat domain highlighting this region as crucial for ETEC pathogen-host interaction. MS analysis uncovered extensive and heterogeneous N-linked glycosylation of EtpA and cryo-EM structures revealed that mAbs directly engage these unique glycan containing epitopes. Finally, electron microscopy-based polyclonal epitope mapping revealed antibodies targeting numerous distinct epitopes on N and C-terminal domains, suggesting that EtpA vaccination generates responses against neutralizing and decoy regions of the molecule. Collectively, we anticipate that these data will inform our general understanding of pathogen-host glycan interactions and adaptive immunity relevant to rational vaccine subunit design. AUTHOR SUMMARY: Enterotoxigenic E. coli (ETEC), a leading cause of diarrhea disproportionately affecting young children in low-income regions, are a priority for vaccine development. Individuals possessing A blood-type are more susceptible to severe cholera-like disease. EtpA, a secreted, immunogenic, blood group A binding protein, is a current vaccine target antigen. Here, we determined the atomic structure of EtpA in complex with protective as well as non-protective monoclonal antibodies targeting two different domains of the protein, allowing us to pinpoint key regions involved in blood-group A antigen recognition and uncover the mechanism of antibody-based protection. In addition, we show through mass-spectrometry that EtpA is extensively and heterogeneously glycosylated at surface-exposed asparagine residues by a promiscuous and low-fidelity glycosyltransferase, EtpC, and that this unique form of bacterial glycosylation is critical for to development of protective immune responses. Lastly, polyclonal antibodies from vaccinated mice as well as monoclonal antibodies obtained from ETEC-infected human volunteers revealed that the highly antigenic surface of EtpA exhibits both protective and non-protective epitopes. These results greatly expand our understanding of ETEC pathogenesis, and the immune responses elicited by these common infections, providing valuable information to aid in the rational design and testing of subunit vaccines.