중화 항체 스크리닝을 위한 호흡기바이러스 항원단백질 프로브 제작, 2018 = Construction of respiratory viral immunogenic protein probes for screening of neutralizing antobodies

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose
Ÿ Antigen protein probes of respiratory viruses will be prepared as trimeric forms, which are
important for developing therapeutic neutralizing monoclonal antibodies against new emerging
viral outbreaks.
Ÿ The viral trimer surface proteins derived from CoV, pneumovirus and paramyxovirus will be
examined for their immunogenicity using optimized protein structural and cellular technologies,
which will contribute to develop our preparative vaccines and therapeutic antibodies in national
needs.
Contents
[1st year]
A. Protein structure analysis and design
Ÿ CoV S, RSV F, NiV F protein structure-based antigen design: optimum protein prediction and
design as trimeric forms (4 types of design)
Ÿ Vector cloning: Tag proteins (AviTag, HisTag)
B. Antigen protein expression and preparation
Ÿ Protein expression and purification using mammalian and insect cells.
Ÿ Purification as trimeric forms
[2nd year]
A. Production and purification of antigen proteins
Ÿ CoV S, MERS S, NiV F protein proteins: wild form and mutants – mammalian and insect cells.
Ÿ Improvement in expression using transfection, signal peptide, and post-translational
modification conditions.
B. Charcterization of antigen proteins
Ÿ Trimer structure analysis and validation: SEC-MALS, DSF, Cryo-EM
Ÿ Biotin-Streptavidin-fluorophore-based protein preparation
Ÿ Biotin-Streptavidin-based protein preparation
Development Results
Ÿ AviTag-based protein vector plasmids
Ÿ Antigen proteins as trimer forms
Ÿ Research protocol, reports and presentation

국문 초록 (Abstract)

연구목표
Ÿ 신변종 바이러스 감염 발생 대비 단클론 중화항체 치료제 개발에 중요한 trimer 형태의 호흡기
바이러스 항원 단백질 프로브 (probe)를 확보함.
Ÿ 최적화된 외피 단백질 구조 및 세포 기반기술 확보를 통해서 바이러스 단백질 trimer 항원성을
분석하고 CoV, pneumovirus 및 paramyxovirus 중화능을 보이는 항체를 선별하는데 활용되어, 궁
극적으로는 국가적 필요에 맞는 항체 치료제 및 유니버설 백신 개발기술로 과학기술 발전에 공헌
하고자 함.
연구내용
[1차년도]
가. 호흡기바이러스 단백질 구조 분석 및 디자인
Ÿ 코로나바이러스 Spike 단백질, RSV Fusion 단백질, 니파바이러스 Fusion 단백질 구조
분석 기반으로 trimer 형태의 최적 단백질 예측 및 디자인 (각 4종 이상 디자인)
Ÿ 벡터 클로닝: Tag 활용 (AviTag, HisTag 등)
나. 항원 단백질 발현 및 제작
Ÿ 동물세포 및 insect 세포를 이용한 항원 단백질 발현 및 정제
Ÿ Trimer 형태의 항원 단백질 정제
[2차년도]
가. 항원단백질의 생산 및 정제
Ÿ 코로나바이러스와 메르스바이러스 Spike 단백질, 니파바이러스 Fusion 단백질
wild form 및 mutation 전략 기반 단백질 생산 – 동물 세포와 곤충 세포
Ÿ 동물 세포에서 항원 단백질 발현 증진을 위한 개선(transfection 조건, signal peptide,
post-translational modification 조건 변경 등)
나. 항원단백질의 특성 분석
Ÿ Trimer 구조 분석 및 검증: SEC-MALS, DSF, Cryo-EM 등
Ÿ Biotin-Streptavidin-형광물질 기반 단백질 생산
Ÿ 단백질 프루브 기능 평가 (FACS sorting)
Ÿ Biotin-Streptavidin-형광물질 기반 단백질 생산
연구성과
Ÿ AviTag과 결합된 호흡기바이러스 항원 단백질 벡터 plasmid
Ÿ 선별된 monomer 및 trimer 형태의 항원 단백질 프루브 제공
Ÿ 연구 프로토콜, 결과 보고서, 국내학술발표 1건