Revista Científica Salud Uninorte, Vol 33, No 3 (2017)

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Salud Uninorte. Revista de la División de Ciencias de la Salud de la Universidad del Norte
ISSN Electronico 2011-7531
ISSN Impreso 0120-5552
Volumen 33, n.°3, septiembre - diciembre 2017
Fecha de recepción: 22 de agosto de 2017
Fecha de aceptación: 10 de octubre de 2017
DOI: http://dx.doi.org/10.14482/sun.33.3.10918

ARTÍCULO DE REVISIÓN / REVIEW ARTICLE

Análisis y predición de epitopes T y B en proteínas de Helicobacter pylori: Una aproximación inicial al diseño racional de estrategias terapeuticas alternativas sin uso de antibióticos

Analysis and prediction of T and B epitopes in Helicobacter pylori proteins: An initial approach to the rational design of alternative therapeutic strategies without the use of antibiotics

Elkin Navarro-Quiroz1,3, Roberto Navarro-Quiroz2,Pierine España-Puccini3,4, Mostapha Ahmad1,Margarita Rios-Anillo4, Valeria Olave-Jaller1, Anderson Diaz1

1 Universidad Simón Bolívar, Barranquilla (Colombia).

2 Universidad Cooperativa de Colombia, Santa Marta (Colombia).

3 Fundación ACCONP - E Biotechnologies

4 Universidad del Norte, Barranquilla (Colombia).

Correspondence: Profesor asistente, Universidad Simón Bolívar, carrera 59 n° 59-65, Tel. 300 5324251. enavarro26@unisimonbolivar.edu.co,


Resumen

Helicobacter pylori(H. pylori) es un bacteria deforma espiral gram negativa que se estima afecta a más de la mitad de la población mundial, estableciendo una infección crónica en el estómago, debido a diversos mecanismos de evasión de la respuesta inmune. Este microorganismo se ha asociado con diversos trastornos gástricos que van desde gastritis hasta cáncer, por lo que es reconocido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como carcinógeno clase I. Regímenes de tratamiento convencionales involucran el uso de antibióticos, y estos fracasan cada vez más en el control de la infección, debido a que H. pylori ha adquirido de forma progresiva resistencia a los compuestos utilizados, lo cual sugiere la necesidad de desarrollar nuevas estrategias terapéuticas, lo cual implica la identificación de nuevos blancos terapéuticos. Este estudio tuvo como propósito la evaluación in silico de epitopes T y B en proteínas del Helicobacter pylori. Para ello fueron identificadas 22 proteínas de membrana externas de Helicobacter pylori Cepa 26695 con número de acceso NC_000915; en la selección se empleó la herramienta web Vaxign (disponible gratis en http://www.violinet.org/vaxign/), en las que se predijeron 100 epítopes (60 epítopes clases I y 40 epítopes clase II), que potencialmente podrían se utilizados en el desarrollo de nuevos abordajes terapéuticos de la infección por H. pylori sin uso de antibióticos.


Abstract

Helicobacter pylori (H. pylori) is a gram-negative spiral bacterium, estimated to affect more than half the world population, establishing chronic infection in the stomach, due to diverse mechanisms of immune response evasion. This microorganism has been associated with various gastric disorders ranging from gastritis to cancer, and is recognized by the World Health Organization (WHO) as a class I carcinogen. Conventional treatment regimes involve the use of antibiotics and these fail every time but in the control of the infection, because H. pylori has progressively acquired resistance to the compounds used, suggesting the need to develop new therapeutic strategies, which implies the identification of new therapeutic targets. The present study aimed at the in silico evaluation of T and B epitopes in Helicobacter pylori proteins. For this, 22 external membrane proteins of Helicobacter pylori Strain 26695 with accession number NC_000915 were identified, in the selection the web tool Vaxign (was available free at http://www.violinet.org/vaxign/), in which they were predicted 100 epitopes (60 class I epitopes and 40 class II epitopes), which could potentially be used in the development of new therapeutic approaches to H. pylori infection without the use of antibiotics.


INTRODUCCIÓN

Helicobacter pylori (H. pylori) fue aislado por primera vez por Warren y Marshall en 1982 (1,2); es un organismo microaerofílico, de crecimiento lento, Gram-negativo, flagelado en forma de espiral (3), presenta de dos a seis flagelos que le dan la movilidad para soportar las contracciones rítmicas en el estómago y lograr con esto penetrar en la mucosa gástrica (4). Mide alrededor de 2,4 - 4,0 pm largo y 0,5-1,0 pm de ancho (5-7).

H. pylori es una causa importante de enfermedades gástricas; numerosos estudios han demostrado que está presente en aproximadamente el 50 % de la población mundial (8,9). En países en desarrollo, la prevalencia de infección puede superar el 90 % en la edad adulta (10).

La respuesta inmunitaria inducida por la infección de H. pylori se caracteriza por el reclutamiento de neutrófilos, seguido por macrófagos, mastocitos, eosinófilos, linfocitos T y B (11,12)., producción elevada de IL-1, IL-8, e IL-6, baja producción de IL-17 (13-19).

El esquema de tratamiento actual utiliza una combinación de al menos dos o tres compuestos, que incluyen un inhibidor de la bomba de protones y dos antibióticos. Sin embargo, se ha documentado una pérdida de eficiencia de este tratamiento, principalmente por aumento progresivo en la resistencia del H. pylori (13,14). Por tanto, es de imperiosa necesidad desarrollar nuevas alternativas terapéuticas para hacer frente a este problema a nivel mundial.

El diseño racional de vacunas a base de la predicción in silico de epítopes es una vía prometedora para el abordaje de esta problemática (20-22) Una posible estrategia para reducir el riesgo asociado con una vacuna de H. pylori y aumentar la eficiencia de la misma es el diseño y desarrollo de una vacuna compuesta por epítopos inmunogénicos de diversas proteínas de superficie. Estos péptidos portadores de epítopes candidatos deben tener características para unirse con moléculas del complejo mayor de histocom-patibilidad (MHC) clase I y/o clase II, para ser presentados a la superficie celular para el reconocimiento por linfocitos (23).

Vaxign es un sistema de diseño de vacunas en línea que predice proteínas blancos para Análisis y predición de epitopes T y B en proteínas de Helicobacter pylori: Una aproximación inicial al diseño racional de estrategias terapéuticas alternativas sin uso de antibióticos el diseño de vacunas basado en secuencias de genomas usando la estrategia de vacunología inversa (30) Las características predichas en Vaxign incluyen la localización subcelular de la proteína blanco y la identificación de epítopes que se unen a MHC clase I y clase II(30,31).

Este estudio tuvo por objetivo la predicción de epítopes T y B en proteínas de membrana externa de Helicobacter pylori; los cuales puedan ser usados en posteriores trabajos en los que se empleen inmunógenos que contengan determinantes antigénicos de diversas proteínas de este microorganismo patógeno.

Metodología

Obtención de las secuencias genómicas de H. pylori

Se hizo una busqueda de la secuencia completa de genomas de Helicobacter pylori en RefSeq (38) y GenBank (39).

Identificación de proteínas de membrana externa

Se identificaron proteínas de membrana externa de H. pylori usando PSORTb 3.0 (40) y SPAAN (41-42) El análisis topología hélice transmembrana se llevó a cabo utilizando HMMTOP optimizado (31).

Identificación de secuencias conservadas

OrthoMCL se usó para encontrar proteínas conservadas (43). El valor de E-105 se estableció como valor predeterminado para el procesamiento de OrthoMCL. Fueron descartadas todas las proteínas que pudieran tener reacciones cruzadas con proteínas humanas, de ratón y cerdo.

Predicción de epitopes

Se utilizó Vaxitop (URL: http://www.violinet.org/vaxign/vaxitop) calculado con un punto de corte de p<0,05 que proporciona un punto de corte con alta sensibilidad, especificidad y equilibrado(30).

Resultados

Genomas de H. pylori

En total fueron halladas 683 anotaciones de genomas de Helicobacter pylori; de estos se seleccionaron 61 secuencias de cepas que contenían genoma completo, las cuales tenían en promedio 1571 genes y 1454 proteínas (tabla 1).

Predicción de proteínas H. pylori candidatos a vacunas

Se seleccionó de forma arbitraria la Cepa 26695 de Helicobacter pylori (número de acceso NC_000915), para la cual se han descrito 1445 proteínas en la que obtuvimos 42 proteínas de membrana externa de la bacteria, con una probabilidad adhesina >0.51, las cuales no tenían homología significativa a proteínas de cerdo, ratón o humano (tabla 2).

Las proteínas de membrana externa que presentaron una mayor probabilidad adhesina (0.737) fueron NP_207714.1, proteína con funciones de fusión, y NP_207405.1, proteína tipo toxina.

Predicción de epítopos MHC de clase I y II

Se usa Vaxitop (45) para predecir epítopes de unión a MHC de clase I y II. Asimismo, se usaron diferentes programas para identificar epítopes, los cuales se encuentra listados en la tabla suplementaria 1.

El "software" con el que se obtuvo mayor núproteica de membrana externa, presentó mamero de epítopes fue Vaxign (PSSM), con 2881 yor número de epítopes (514). Se obtuvieron epítopes clase I y 2634 epítopes clase II (figura 60 epítopes para MHC clase I (tabla 3) y 40 1) La proteína VacA (WP_000874574.1), toxina epítopes para MHC clase II (tabla 4).

Conclusiones

En este estudio se hicieron análisis en el genoma completo de Helicobacter pylori Cepa 26695 número de acceso NC_000915, identificamos 22 proteínas de membrana externa utilizando la herramienta web Vaxign. En dichas proteínas se predijeron un total de 60 epítopes clase I y 40 epítopes clase II. Estos epítopes podrían ser usados en el mejoramiento de las vacunas activas; para lo cual consideramos importante combinar diversos antigenos del H. pylori, guiando así al sistema inmune para defender al huésped contra esta bacteria. En consecuencia, este estudio fue desarrollado para prever determinantes antigénicos / epítopes de diversas proteínas de membrana externa de H. pylori, en él proponemos probables epítopes de células B y células T que pueden desencadenar una respuesta inmune deseada a estas proteína. Adicionalmente podrían ser usadas en el diseño de estrategias terapéuticas sin uso de antibióticos como la inmunización pasiva, en la que anticuerpos son administrados a los pacientes para ayudar a controlar la infección por este microorganismo; lo cual proponemos como primera línea de acción, antes del uso de antibióticos, debido a que están apareciendo en las bacterias nuevos mecanismos de resistencia, que se propagan rápidamente y que ponen en peligro la capacidad para tratar agentes infecciosos como el H. pylori.

Conflicto de interés: ninguno

Financiación: recursos propios.


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