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Epitope mimics for pathogenic anti-aquaporin 4 autoantibodies in Neuromyelitis optica
Isabel Julia Bauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Verhaltens-, Neuro- und Kognitionsbiologie
Betreuer*in
Monika Bradl
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29747.75913.928954-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Neuromyelitis optica (NMO) ist eine gegen Astrozyten gerichtete Autoimmunerkrankung des
zentralen Nervensystems, die vor allem den optischen Nerv und das Rückenmark betrifft und
zu Lähmungen und eingeschränkter Sehkraft führt. Die Krankheit ist gekennzeichnet durch
spezifische Autoantikörper, die sich gegen konformationelle Epitope auf den extrazellulären
Schleifen des astrozytären Wasserkanals Aquaporin 4 (AQP4) richten.
Die vorliegende Arbeit behandelt die Identifizierung von Epitop-Imitatoren für diese AQP4-
spezifischen Antikörper (NMO-IgG). Hierfür wurde eine Phagen-präsentierte 12-Mer-Peptid-
Bibliothek für ein Biopanning mit aufgereinigten polyklonalen Immunglobulinen eines NMOIgG-
seropositiven Patienten verwendet. Nach einer Spezifitätszunahme in drei Biopanning-
Runden wurden einzelne Phagen-Klone isoliert und ihre Reaktivität mit NMO-IgG in ELISAVersuchen
evaluiert. Weiters wurden die Peptide, die durch DNA-Sequenzierung der
einzelnen Phagen-Klone ermittelt wurden, mit Hilfe Mimotop-basierter Computerprogramme
auf humanes AQP4 abgebildet. Basierend auf den ELISA-Ergebnissen und der
errechneten Lage der Mimotope wurden acht vielversprechende Kandidaten ausgewählt
und in einer FACS-basierten Analyse auf ihr Potential, die Bindung von NMO-IgG an sein
Antigen, AQP4, zu blockieren, untersucht. Die FACS-Experimente ergaben, dass vier Peptide
dazu fähig sind, die Interaktion von NMO-IgG mit AQP4 zu reduzieren, was darauf hindeutet,
dass diese Peptide in der Tat Epitope von NMO-IgG imitieren. Aufgrund seines polyklonalen
Ursprungs enthält der in dieser Arbeit verwendete Antikörper-Pool nicht nur eine, sondern
mehrere Subpopulationen von NMO-IgG. Hier wurden Mimotope für mindestens zwei
Untergruppen von NMO-IgG gefunden: eine A-Schleifen-unabhängige und eine A-Schleifenabhängige.
Die Identifizierung der vier Mimotope stellt eine solide Grundlage dar, von der ausgehend
langfristig einige Anwendungen vorstellbar sind. Die Mimotope könnten die Klassifizierung
der Antikörper-Pools verschiedener Patienten nach ihrer Reaktivität mit unterschiedlichen
Mimotopen ermöglichen, oder für aktive Immunisierungsstrategien verwendet werden, z. B.
um im Tiermodell den Effekt bestimmter NMO-IgG-Subpopulationen zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Neuromyelitis optica (NMO) is a severe autoimmune astrocytopathy of the central nervous
system (CNS) that preferentially affects the optic nerve and the spinal cord leading to
paralysis and impaired vision. The disease is hallmarked by specific autoantibodies that
target conformational epitopes composed of the extracellular loops of the astrocytic water
channel aquaporin 4 (AQP4).
This study addresses the identification of epitope mimics (so-called mimotopes) for these
AQP4-specific autoantibodies (NMO-IgG) For this purpose, we used a random phagedisplayed
12-mer peptide library for biopanning with purified polyclonal immunoglobulin G
(IgG) of an NMO-IgG-seropositive patient as target. After increasing target specificity within
three rounds of panning, single phage clones were picked and their reactivity with NMO-IgG
was evaluated via ELISA. For further characterization, mimotope-based prediction softwares
were employed to map the peptides obtained by DNA sequencing of the single phage clones
on human AQP4 in silico. Eight promising candidates were selected and tested for their
potential to block the binding of NMO-IgG to its target, AQP4, in a FACS-based analysis using
AQP4-transfected HEK293A cells. The FACS measurements revealed four peptides to be
capable of reducing the binding of NMO-IgG to the extracellular loops of AQP4, indicating
that these peptides successfully mimic epitopes of the autoantibody. Due to its polyclonal
origin, the IgG fraction used in this study probably contains not one but several
subpopulations of NMO-IgG. Here, we identified mimotopes for at least two subtypes of
NMO-IgG: one loop A independent and one loop A dependent subpopulation.
The identification of these four mimotopes provides a solid basis from which the
development of several applications is conceivable in the long term. Mimotopes could
enable the characterization and classification of patients’ antibody pools according to their
reactivity with different mimotopes or could be used for active immunization strategies, e.g.
to raise antibodies in valid animal models to investigate the effect of distinct NMO-IgG
subpopulations.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Neuromyelitis optica epitope mimotope phage display aquaporin 4 NMO-IgG
Schlagwörter
(Deutsch)
Neuromyelitis optica Epitop Mimotop Phagendisplay Aquaporin 4 NMO-IgG
Autor*innen
Isabel Julia Bauer
Haupttitel (Englisch)
Epitope mimics for pathogenic anti-aquaporin 4 autoantibodies in Neuromyelitis optica
Paralleltitel (Deutsch)
Epitop-Imitatoren für pathogene Anti-Aquaporin-4-Autoantikörper in Neuromyelitis optica
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
116 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Monika Bradl
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC12658596
Utheses ID
34707
Studienkennzahl
UA | 066 | 878 | |