microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2019-4-97-101microbe-1222Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESБелки вакцинного штамма чумного микроба (Yersinia pestis EV НИИЭГ) с потенциальными свойствами аллергеновProteins of the plague microbe vaccine strain (Yersinia pestis EV NIIEG) with potential allergen propertieshttps://orcid.org/0000-0003-2152-1609СутягинВ. В.SutyaginV. V.

Сутягин Виталий Владимирович.

004000, Талдыкорган, пр. Н. Назарбаева, 104.

Vitaliy V Sutyagin.

004000, Taldykorgan, 104, N. Nazarbayev Ave.

vit197803@mail.ruКовалёваГ. Г.KovalevaG. G.gkovaleva@kscqzd.kzТалдыкорганская противочумная станцияКазахстанTaldykorgan Plague Control StationKazakhstanНациональный научный центр особо опасных инфекций им. М. АйкимбаеваКазахстанNational Scientific Center of Particularly Dangerous Infections named after M. AykimbaevKazakhstan2019180120200497101Copyright © Сутягин В.В., Ковалёва Г.Г., 20202020Сутягин В.В., Ковалёва Г.Г.Sutyagin V.V., Kovaleva G.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1222

Цель исследования - поиск белков вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ с потенциальными свойствами аллергенов. Материалы и методы. Проанализировано 3256 геномных белков штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ, взятых из базы данных GenBank. определение аллергенности белков проводилось с использованием информационных компьютерных программ. программа Allpred, интегрированная в систему Protein Structure Discovery для предсказания белков, как аллергенов, использует не только первичную последовательность аминокислот, но и их пространственную структуру, а также физико-химические свойства аминокислот. для всех найденных потенциальных аллергенов дополнительно определялась их внутриклеточная локализации с помощью программы CELLO v.2.5: subCELlular LOcalization predictor и сходство с известными аллергенами человека в программе AllergenOnline. Результаты и обсуждение. Компьютерный анализ 3256 белков позволил выявить 170 (5,22 %) потенциальных аллергенных белка вакцинного штамма Y. pestis EV НИИЭГ. Из них 53 (31,18 %) относятся к белкам с неизвестной функцией (hypothetical protein), а 16 (9,41 %) к мембранным белкам (membrane protein). наибольший показатель отнесения белка к аллергену составил 0,824568569477881 и отмечен у протеина EXU71465.1 (autotransporter). сходство с известными аллергенами выявлено у 12 (7,06 %) предсказанных аллергенных протеинов. из них 4 (2,35 %) протеина имеют аналоги с аллергенами растений, 5 (2,94 %) - с аллергенами представителей царства животных, 3 (1,76 %) - с аллергенами дрожжей и плесневых грибов. Наиболее перспективными при создании новых гипоаллергенных вакцин и препаратов для диагностики напряженности иммунитета у вакцинированных лиц определены белки-аллергены, относящиеся к группе экстрацеллюлярных, и белки наружной мембраны. Таких у вакцинного штамма Yersinia pestis EV НииЭГ обнаружено 38 или 22,35 %.

Objective of the study was the search for proteins of the vaccine strain Yersinia pestis EV NIIEG with potential properties of allergens. Materials and methods. 3256 genomic proteins of Yersinia pestis EV NIIEG strain taken from the GenBank database were analyzed. Protein allergenicity was determined using computer information software. The Allpred program, integrated into the Protein Structure Discovery system, for predicting proteins as allergens, uses not only the primary sequence of amino acids, but also their spatial structure, as well as the physicochemical properties of amino acids. For all potential allergens found, their intracellular localization was additionally determined using the CELLO v.2.5 program: subCELlular Localization predictor and similarity to known human allergens in the AllergenOnline program. Results and discussion. Computer analysis of 3256 proteins revealed 170 (5.22 %) potential allergenic proteins of the vaccine strain Y. pestis EV NIIEG. Of these, 53 (31.18 %) relate to proteins with an unknown function (hypothetical protein), and 16 (9.41 %) relate to membrane proteins (membrane protein). The highest indicator of protein attribution to allergen was 0.824568569477881, and was observed in protein EXU71465.1 (autotransporter). Similarities to known allergens were found in 12 (7.06 %) of the predicted allergenic proteins. Of these, 4 (2.35 %) proteins have analogues with plant allergens, 5 (2.94 %) - with allergens from the animal kingdom, and 3 (1.76 %) - with yeast and mold allergens. The most promising when creating new hypoallergenic vaccines and drugs for diagnosing intensity of immunity in vaccinated individuals the allergen proteins belonging to the group of extracellular ones and outer membrane proteins have been identified. In Yersinia pestis EV NIIEG vaccine strain 38 of these or 22.35 % have been detected.

аллергиявакцинациячумаYersinia pestis EV НииЭГallergyvaccinationplagueYersinia pestis EV NIIEGReferencesДентовская С.В., Копылов П.Х., Иванов С.А., Агеев С.А., Анисимов А.П. Молекулярные основы вакцинопрофилактики чумы. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2013; 3:3-12.Dentovskaya S.V., Kopylov P.K., Ivanov S.A., Ageev S.A., Anisimov A.P. Molecular bases of vaccine-prevention of plague. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology and Virology]. 2013; 3:3-12.Клюева С.Н., ШмельковаТ.П., Щуковская Т.Н. Влияние олигодезоксинуклеотида CpG ODN 200б на продукцию цитокинов клетками крови людей, вакцинированных против чумы. Медицинская иммунология. 2014; 16(6):531-8. DOI: 10.15789/1563-0625-2014-6-531-538.Klyueva S.N., Shmel’kova T.P., Shchukovskaya T.N. Influence of CpG ODN 2006 oligodeoxynucleotide on cytokine production by blood cells of humans vaccinated against plague. Meditsinskaya Immunologiya [Medical Immunology (Russia)]. 2014; 16(6):531-8. DOI: 10.15789/1563-0625-2014-6-531-538.Захаров А.В. О прививках против чумы сотрудников Уральской противочумной станции. Карантинные и зоонозные инфекции в Казахстане. 2013; 1(27):57-61.Zakharov A.V [Regarding immunization against plague of the personnel from the Ural Plague Control Station]. Karantinnye i Zoonoznye Infektsii v Kazakhstane [Quarantine and Zoonotic Infections in Kazakhstan]. 2013; 1(27):57-61.Кравцов А.Л., Шмелькова Т.П., Щуковская Т.Н. Влияние противочумной вакцинации на функциональную активность клеток врожденного иммунитета человека. Проблемы особо опасных инфекций. 2011; 1:77-80. DOI: 10.21055/0370-1069-2011-1(107)-77-80.Kravtsov A.L., Shmelkova T.P., Shchukovskaya T.N. [Influence of the Anti-Plague Vaccination on the Functional Activity of Human Innate Immunity Cells]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2011; 1:77-80. DOI: 10.21055/0370-1069-2011-1(107)-77-80.Гостищева С.Е., Абзаева Н.В., Ковалев Д.А., Пономаренко Д.Г., Сирица Ю.В., Ракитина Е.Л., Афанасьев Е.Н Костюченко М.В. Оптимизация метода получения пестина ПП и изучение его специфической активности in vitro. Инфекция и иммунитет. 2018; 8(1):85-90. DOI: 10.15789/2220-7619-2018-1-85-90.Gostischeva S.E., Abzaeva N.V., Kovalev D.A., Ponomarenko D.G., Siritsa Yu.V., Rakitina E.L., Afanasyev E.N., Kostuchenko M.V. [Optimization of the method of obtaining pestine PP and studying its specific activity in vitro]. Infektsiya i Immunitet [Infection and Immunity]. 2018; 8(1):85-90. DOI: 10.15789/2220-7619-2018-1-85-90.Protein structure discovery. [Электронный ресурс]. URL: http://www-bionet.sscc.ru/psd/cgi-bin/programs/Allpred/allpred.cgi (дата обращения 01.10.2019).Protein structure discovery. (Cited 01 Oct 2019). [Internet]. Available from: http://www-bionet.sscc.ru/psd/cgi-bin/programs/Allpred/allpred.cgi.Брагин А.О., Деменков П.С., Иванисенко В.А. Предсказание аллергенности белков с использованием информации о конформационных пептидах. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011; 15(3):462-8.Bragin A.O., Demenkov P.S., Ivanisenko V.A. [Protein allergenicity prediction on the base of discontinuous peptides]. Vavilovsky Zhurnal Genetiki i Selektsii [Vavilov Journal of Genetics and Selection]. 2011; 15(3):462-8.Брагин А.О., Деменков П.С., Тийс Е.С., Ховештадт Р, Иванисенко В.А., Колчанов Н.А. Компьютерный анализ взаимосвязи аллергенности микроорганизмов и среды их обитания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012; 16(4/1):784-90.Bragin A.O., Demenkov P.S., Tiis E.S., Hoveschtadt R., Ivanisenko V.A., Kolchanov N.A.[Computerized analysis of the relationship between allergenicity of microorganisms and their habitats]. Vavilovsky Zhurnal Genetiki i Selektsii [Vavilov Journal of Genetics and Selection]. 2012; 16(4/1):784-90.Брагин А.О., Соколов В.С., Деменков П.С., Иванисенко Т.В., Брагина Е.Ю, Матушкин Ю.Г., Иванисенко В.А. Программа Allpred для предсказания аллергенности бактерий и архей. Молекулярная биология. 2018; 52(2):326-32. DOI: 10.7868/S0026898418020179.Bragin A.O., Sokolov V.S., Demenkov P.S., Ivanisenko T.V., Bragina E.Yu., Matushkin Yu.G., Ivanisenko V.A. [Prediction of Bacterial and Archaeal Allergenicity with AllPred Program]. Molekulyarnaya Biologiya [Molecular Biology]. 2018; 52(2):326-32. DOI: 10.7868/S0026898418020179.NCBI. Protein. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ncbi.nlm.mh.gov/protein/?term=Yersinia+Pestis+EV (дата об-ращения 01.10.2019).NCBI. Protein. (Cited 01 Oct 2019). [Internet]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/?term=Yersinia+JPestis+EV.Goodman R.E., Ebisawa M., Ferreira F., Sampson H.A., van Ree R., Vieths S., Baumert J.L., Bohle B., Lalithambika S., Wise J., Taylor S.L. AllergenOnline: A peer-reviewed, curated allergen database to assess novel food proteins for potential cross-reactivity. Mol. Nutr. Food Res. 2016; 60(5):1183-98. DOI: 10.1002/mn-fr.201500769.Goodman R.E., Ebisawa M., Ferreira F Sampson H.A., van Ree R., Vieths S., Baumert J.L., Bohle B., Lalithambika S., Wise J., Taylor S.L. AllergenOnline: A peer-reviewed, curated allergen database to assess novel food proteins for potential cross-reactivity. Mol. Nutr. Food Res. 2016; 60(5):1183-98. DOI: 10.1002/mn-fr.201500769.Allergenic Protein Sequence Searches. [Электронный ресурс]. URL: http://www.allergenonline.org/databasefasta.shtml (дата обращения 01.10.2019).Allergenic Protein Sequence Searches. (Cited 01 Oct 2019). [Internet]. Available from: http://www.allergenonline.org/database-fasta.shlml.Pearson W.R. Effective protein sequence comparison. Methods Enzymol. 1996; 266:227-58. DOI: 10.1016/S0076-6879(96)66017-0.Pearson W.R. Effective protein sequence comparison. Methods Enzymol. 1996; 266:227-58. DOI: 10.1016/S0076-6879(96)66017-0.Yu C.S., Chen Y.C., Lu C.H., Hwang J.K. Prediction of protein subcellular localization. Proteins: Structure, Function and Bioinformatics. 2006; 64(31643-51. DOI: 10.1002/prot.21018.Yu C.S., Chen Y.C., Lu C.H., Hwang J.K. Prediction of protein subcellular localization. Proteins: Structure, Function and Bioinformatics. 2006; 64(3):643-51. DOI: 10.1002/prot.21018.Molecular Bioinformatics Center. CELLO v.2.5: subCEL-lular LOcalization predictor. [Электронный ресурс]. URL: http://cello.life.nctu.edu.tw/ (дата обращения 01.10.2019 ).Molecular Bioinformatics Center. CELLO v.2.5: sub-CELlular LOcalization predictor. (Cited 01 Oct 2019). [Internet]. Available from: http://cello.life.nctu.edu.tw/.Одиноков Г.Н., Ерошенко Г.А., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Черкасов А.В., Шавина Н.Ю., Кутырев В.В. Анализ полно-геномной последовательности штаммов Yersinia pestis на основе ступенчатого 680-SNP алгоритма. Проблемы особо опасных инфекций. 2013; 3:49-54. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-3-49-54.Odinokov G.N., Eroshenko G.A., Krasnov Ya.M., Kukleva L.M., Cherkasov A.V., Shavina N.Yu., Kutyrev V.V. [Analysis of the genome wide sequence of Yersinia pestis strains based on the consecutive 680-SNP algorithm]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections] 2013; 3:49-54. DOI: 10.21055/0370-1069-2013-3-49-54.Johansson S.G.O. A revised nomenclature for allergy - condensed version of the EAACI position statement from the EAACI nomenclature task force. Allergy Clin. Immunol. Intern. 2002; 14(6):279-87.Johansson S.G.O. A revised nomenclature for allergy - condensed version of the EAACI position statement from the EAACI nomenclature task force. Allergy Clin. Immunol. Intern. 2002; 14(6):279-87.Федосеева B.H. Аллергенные свойства бактерий. Российский аллергологический журнал. 2005; 3:3-11Fedoseeva V.N. [Allergenic properties of bacteria]. Rossiisky Allergologichesky Zhurnal [Russian Journal of Allergy]. 2005; 3:3-11Колхир П.В. Доказательная аллергология-иммунология. М.: Практическая медицина; 2010. 527 с.Kolkhir P.V. [Evidence-Based Allergiology-Immunology]. Moscow: “Practice Medicine”; 2010. 527 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.