Antibody-dependent allostery of the M1 protein
(2024) MOBN03 20232Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- The Group A streptococcus (GAS) (Streptococcus pyogenes) is a significant human pathogen known for causing a diverse range of diseases, spanning from mild diseases such as pharyngitis to life-threatening diseases such as necrotizing fasciitis. Its virulence comes from a plethora of immune evasion mechanisms, but the M protein with its hypervariable region and ability to bind human proteins, stands out as an especially important virulence factor. A previous study found a monoclonal antibody called Ab25 that bound across the Fc-binding region of the M protein through Dual-Fab cis mode. They also found that this interaction efficiently promoted protective immune functions such as phagocytosis. We conducted binding assays and structured... (More)
- The Group A streptococcus (GAS) (Streptococcus pyogenes) is a significant human pathogen known for causing a diverse range of diseases, spanning from mild diseases such as pharyngitis to life-threatening diseases such as necrotizing fasciitis. Its virulence comes from a plethora of immune evasion mechanisms, but the M protein with its hypervariable region and ability to bind human proteins, stands out as an especially important virulence factor. A previous study found a monoclonal antibody called Ab25 that bound across the Fc-binding region of the M protein through Dual-Fab cis mode. They also found that this interaction efficiently promoted protective immune functions such as phagocytosis. We conducted binding assays and structured illumination microscopy (SIM) to validate their findings. Unexpectedly, depending on the growth phase of the bacteria, Ab25 seemed to either improve or block the Fc-binding ability of the M protein. Our findings suggest that M protein-specific antibodies, such as Ab25, can induce conformational changes in the M protein, which may benefit the bacterium. This observed phenotype sheds light on a potential mechanism by which GAS evades host immune responses. Future experiments are needed to explore how other conditions such as temperature, optical density, and different M protein variants affect this phenomenon. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Den förrädiska antikroppen
Streptokocker är en lömsk bakterie som har många olika sätt att ta sig runt vårt immunförsvar. Den kan låtsas vara en del av vår kropp genom att klä sig själv i en proteinkapsel som är väldigt likt ett mänskligt protein, bryta ned våra celler med hjälp av utsöndrade gifter och använda vårt immunförsvar mot oss genom att binda antikroppar till sig själv. En virulensfaktor som finns på bakteriens yta är M-proteinet som är en avgörande komponent i dess försvarsmekanismer.
Du kan tänka dig bakterien med sitt M-protein som en vältränad spion med ett specialdesignat vapen som ska infiltrera och sabotera ett militärkomplex. Det finns vakter med den senaste generationen av vapen (antikroppar) som bevakar hela... (More) - Den förrädiska antikroppen
Streptokocker är en lömsk bakterie som har många olika sätt att ta sig runt vårt immunförsvar. Den kan låtsas vara en del av vår kropp genom att klä sig själv i en proteinkapsel som är väldigt likt ett mänskligt protein, bryta ned våra celler med hjälp av utsöndrade gifter och använda vårt immunförsvar mot oss genom att binda antikroppar till sig själv. En virulensfaktor som finns på bakteriens yta är M-proteinet som är en avgörande komponent i dess försvarsmekanismer.
Du kan tänka dig bakterien med sitt M-protein som en vältränad spion med ett specialdesignat vapen som ska infiltrera och sabotera ett militärkomplex. Det finns vakter med den senaste generationen av vapen (antikroppar) som bevakar hela området, men med hjälp av sitt specialdesignade vapen kan bakterien precis som spionen använda en kombination av kamouflage och neutralisering av vakter för att undvika att bli upptäckt och fångad.
Ett försök till att ta bort spionens förmåga att använda sitt specialdesignade vapen genererade en tidigare studie en antikropp som kallas för Ab25. De visade att den här antikroppen band till M-proteinet på ett unikt sätt som inte hade setts tidigare, vilket resulterade i ett förbättrat skydd mot streptokockinfektioner. Denna interaktion kallade forskarna för Dual-fab cis binding. Mitt projekt gick ut på att validera denna studies fynd och potentiellt hitta andra antikroppar som band på samma sätt som Ab25. För att undersöka detta fenomen så använde jag mig av bindingsanalyser, en typ av experiment där jag kan undersöka hur väl olika antikroppar binder till ett M-protein som kallas för M1 och om de påverkar M1-proteinets inbindning av andra antikroppar positivt eller negativt. Dessutom undersöktes fenomenet med hjälp av flourescens-mikroskopi för att försöka visualisera interaktionen i hopp om att det kunde ge oss fler ledtrådar om interaktionen.
Resultaten från dessa experiment visade på en oväntad trend: Ab25 verkar hjälpa M1-proteinet som uttrycks av bakteriestam som kallas SF370 att binda fler antikroppar till sig. Likt en förrädisk vakt som hjälper spionen att neutralisera sina egna kamrater, stärker Ab25 M1-proteinets förmåga att binda till sig antikropparna. Enligt mina resultat behöver Ab25 binda in först för att påverka M1-proteinets antikroppinbindning och dessutom verkar dess unika inbindingssätt vara nödvändigt för att den observerade effekten ska hända. M1-proteinets förmåga att binda till sig antikroppar verkar också bero på i vilket tillväxtstadie bakterien befinner sig i. Tidigare studier har indikerat att faktorer såsom temperatur, tillväxtfas och vad för M protein som uttrycks kan påverka denna interaktion. Framtida experiment som fokuserar på hur detta fenomen påverkas av dessa faktorer kan hjälpa oss att få en djupare insikt i hur denna interaktion kan fungera.
Mastersexamenprojekt i Molekylärbiologi 60 hp 2024
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Pontus Nordenfelt (docent)
Bihandledare: Martin Sundwall (labbchef/doktorand)
Instutitionen för kliniska vetenskaper – Avdelningen för infektionsmedicin (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9176131
- author
- Hultqvist, Arvid
- supervisor
- organization
- course
- MOBN03 20232
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9176131
- date added to LUP
- 2024-10-04 15:49:05
- date last changed
- 2024-10-04 15:49:05
@misc{9176131,
abstract = {{The Group A streptococcus (GAS) (Streptococcus pyogenes) is a significant human pathogen known for causing a diverse range of diseases, spanning from mild diseases such as pharyngitis to life-threatening diseases such as necrotizing fasciitis. Its virulence comes from a plethora of immune evasion mechanisms, but the M protein with its hypervariable region and ability to bind human proteins, stands out as an especially important virulence factor. A previous study found a monoclonal antibody called Ab25 that bound across the Fc-binding region of the M protein through Dual-Fab cis mode. They also found that this interaction efficiently promoted protective immune functions such as phagocytosis. We conducted binding assays and structured illumination microscopy (SIM) to validate their findings. Unexpectedly, depending on the growth phase of the bacteria, Ab25 seemed to either improve or block the Fc-binding ability of the M protein. Our findings suggest that M protein-specific antibodies, such as Ab25, can induce conformational changes in the M protein, which may benefit the bacterium. This observed phenotype sheds light on a potential mechanism by which GAS evades host immune responses. Future experiments are needed to explore how other conditions such as temperature, optical density, and different M protein variants affect this phenomenon.}},
author = {{Hultqvist, Arvid}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Antibody-dependent allostery of the M1 protein}},
year = {{2024}},
}