Brevet FR2689906A1 — publié le 19931015

GLUTATHION PEROXYDASE DE SCHISTOSOME : CLONAGE DU GENE, SEQUENCE PEPTIDIQUE, ET APPLICATIONS. La présente Invention est relative au clonage d'un gène codant pour une glutathion peroxydase de Schistosome, à la production de ladite glutathion peroxydase, et à ses utilisations. Le système immunitaire utilise des dérivés d'oxygène réactifs (superoxyde, H2021 etc...) en réponse à de nombreuses infections parasitaires, et les parasites ont eux-mêmes développé des systèmes de résistance en réponse à ces mécanismes de défense. Les protozoaires et les helminthes utilisent un grand nombre de mécanismes différents pour échapper à la réponse immune de leurs hâtes. Ces mécanismes comprennent en particulier la production d'enzymes anti-oxydantes protectrices. C'est ainsi que l'équipe des Inventeurs a caractérisé récemment des glutathion S-transférases de 28 kDa et 26 kDA de Schistosoma mansoni, (Sm28GST et Sm26GST) qui sont impliquées dans les mécanismes de défense du parasite, et ont observé qu'une protection significative contre S. mansoni apparaissait chez des animaux vaccinés avec l'antigène Sm28GST [BOULANGER et al. Paritol. immunol. 13, 473-490 (1991)]. L'Equipe des Inventeurs a également mis en évidence une glutathion S-transférase de 28 kDa chez S. bovis et S. haematobium et cloné le gène correspondant (Demande Française n 92 02355). Afin d'augmenter l'efficacité d'un vaccin anti-Schistosome, les Inventeurs ont entrepris la recherche d'autres antigènes associés avec des enzymes anti-oxydantes intervenant dans le mécanisme de défense des parasites contre le système immunitaire de leur hôte. Dans le cadre de cette recherche, les Inventeurs sont maintenant parvenus à cloner et séquencer un gène codant pour la glutathion peroxydase de Schistosoma mansoni (GPx). Des glutathion peroxydases ont été décrites, en particulier chez les mammifères. I1 s'agit d'enzymes homotétramériques contenant de la sélénocystéine, et qui protègent les composants essentiels de la cellule contre les dégâts causés par l'oxydation. Ces enzymes catalysent la réduction des hydroperoxydes et réduisent le niveau intra-cellulaire de peroxyde d'hydrogène, ce qui permet en particulier de maintenir l'intégrité des lipides membranaires et de 1'ADN . Les GPx de mammifère sont constituées de sousunités monomériques d'environ 21kD, dont chacune contient un atome de sélénium sous forme d'un résidu sélénocystéine. La sélénocystéine est incorporée au cours de la traduction au niveau d'un codon TGA inclus dans le cadre de lecture, par un ARNt suppresseur de type opale chargé par un résidu sélénocystéine ;; cet ARNt est dénommé ARNt (Ser) Sec Des études effectuées chez S. mansoni ont montré l'existence d'une activité GPx qui augmente de façon significative au fur et à mesure de la maturation des vers dans leur hôte, et ont permis d'observer une corré- lation positive entre cette activité et la résistance des vers aux oxydants. I1 a également été montré que S. mansoni contient un gène pour 1'ARNt(Ser)Sec et les Inventeurs ont émis l'hypothèse que S. mansoni possèderait une glutathion peroxydase voisine de celle des mammifères Pour vérifier cette hypothèse, les Inventeurs ont dans un premier temps entrepris de rechercher et de cloner chez S. mansoni, une séquence codant pour une glutathion peroxydase. Pour cela, ils ont adopté la stratégie suivante : ils ont recherché des séquences conservées de la glutathion peroxydase de différents mammifères, et ont sélectionné certaines portions de ces séquences afin d'en dériver des oligonucléotides utilisables comme amorces en PCR. Ils ont ensuite procédé à l'étude des segments d'ADN amplifiés à partir de l'ARNm de S. mansoni à l'aide de ces amorces, afin de déterminer s'ils comprenaient une séquence susceptible de représenter tout ou partie du gène d'une glutathion peroxydase. La présente invention a pour objet un fragment d'acide nucléique, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence codant pour une glutathion peroxydase de schistosome, ou pour un fragment de celle-ci. La séquence d'un fragment d'acide nucléique conforme à l'Invention est représentée dans la liste des séquences en annexe sous le n SEQ. ID. N 1, ainsi que la séquence du polypeptide correspondant qui représente une GPx de S. mansoni. Cette séquence présente en 5' une courte séquence non-codante de 15 bases. Le codon ATG (A = position 1) est suivi par un cadre ouvert de lecture de 507 bases qui se termine par un TGA aux positions 508-510. Le codon TGA est lui-même suivi en 3' par une région non-codante de 175 bases, laquelle contient un site consensus de polyadénylation à 14 bases en aval de la queue poly-A. La région codante contient, à l'intérieur du cadre de lecture, un codon de terminaison TGA entre les positions 142 et 144. Ce codon correspond au codon TGA qui est connu pour coder dans les GPx de mammifère pour la sélénocystéine. La protéine GPx de S. mansoni comprend au total 169 acides aminés, c'est-à-dire moins que les GPx déjà connues dans l'art antérieur, et son poids moléculaire déduit de sa séquence est de 19600 daltons. Elle contient deux sites potentiels de glycosylation aux aminoacides 107-109 et 133-135 respectivement. La séquence en acides aminés de la GPx de S. mansoni présente une homologie de 38% avec celle de la GPx de mammi fère, et avec le produit du gène btuE de E. col i, et une homologie de 34% avec la GPx du plasma humain. La figure 1 représente la comparaison entre les séquences en acides aminés (code 1 lettre) de la GPx de S. mansoni et de la GPx humaine. Les acides aminés identiques sont encadrés, et les changements n'entraînant a priori pas de modifications des propriétés ou de la structure de la protéine, sont signalés par deux points entre les deux séquences. Les portions de séquence humaine absentes chez S. mansoni sont représentées par des pointillés. Il doit être bien entendu que l'Invention englobe également toutes les fragments d'ADN dont la séquence est dérivée de la séquence SEQ. ID. N 1, et en particulier des fragments d'acide nucléique de plus de 10 pb s'hybridant spécifiquement avec ladite séquence, ou avec son complémentaire, ainsi que toutes les séquences qui, du fait de la dégénérescence du code génétique, codent pour la GPx de S. mansoni ou d'une espèce de schistosome voisine, ainsi que pour leur isoformes ou variants alléliques, ou pour un fragment de ces protéines. L'Invention a également pour objet des vecteurs recombinants (plasmides, virus, etc...) caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un segment d'ADN tel que défini ci-dessus, codant pour la glutathion peroxydase de schistosome, ou pour un fragment de celle-ci. Selon un mode de réalisation préféré de la présente Invention, lesdits vecteurs sont des vecteurs d'expression, comprenant des séquences propres à contrôler l'expression du gène de la GPx (promoteur, terminateur, etc...) La présente Invention a également pour objet des cellules eucaryotes ou procaryotes transformées (et en particulier des microorganismes), caractérisées en ce qu'elles contiennent au moins un vecteur recombinant conforme à l'Invention, tel que défini ci-dessus. L'Invention a également pour objet un polypeptide de 169 acides aminés dont la séquence est celle d'une glutathion peroxydase de schistosome, et plus par ticulièrement celle de la GPx de S. mansoni, telle que représentée à la liste des séquences, sous le numéro SEQ. ID. N 1. L'Invention englobe, bien entendu, les polypeptides dont la séquence ne diffère de la séquence mentionnée ci-dessus que par quelques acides aminés, en particulier des polypeptides représentant des variants alléliques ou des isoformes de la glutathion peroxydase de S. mansoni. L'Invention comprend également tout fragment peptidique dont la séquence représente plus de 5 acides aminés consécutifs de celle de la glutathion peroxydase de S. mansoni ; un tel fragment est avantageusement un polypeptide portant un épitope spécifique de la GPx de schistosome. L'Invention a également pour objet des compositions antigéniques caractérisées en ce qu'elles comprennent un polypeptide ayant la séquence d'une glutathion peroxydase telle que définie ci-dessus, ou un fragment dudit polypeptide. Selon un mode de réalisation préférée des compositions conformes à l'Invention, elles comprennent en outre, au moins une autre enzyme anti-oxydante de schistosome ou au moins un fragment antigénique de celleci. Avantageusement, ladite enzyme anti-oxydante est choisie dans le groupe des enzymes de schistosome comprenant les glutathion-S-transférases de 28 kDa, ou les glutathion-S-transférases de 26 kDa de schistosome. La GST de 28 kDa de S. mansoni est décrite en particulier dans la Demande EP 251 933 aux noms de INSTITUT PASTEUR et INSTITUT PASTEUR DE LILLE ; dans la Demande Européenne 268 501 au nom de TRANSGENE ; la GST de 28 kDa de S. japonicum est décrite par exemple, dans la publication de SMITH et al. [Mol. Biochem. Parasitol, 27, 249 (1988)] ; les GST de 28 kDa de S. haematobium et S. bovis sont décrites dans la Demande de Brevet français n 92 02355 au nom de INSTITUT PASTEUR, INSTITUT PASTEUR DE LILLE et INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE ; la GST de 26 kDa de S. mansoni est décrite dans la Demande Internationale PCT W0 91/12327 au nom de TRANSGENE. Les compositions antigéniques conformes à l'Invention peuvent être utilisées avantageusement pour l'obtention de réactifs de diagnostic, ou pour l'obtention de vaccins anti-schistosomes. L'Invention concerne également un procédé de production d'un polypeptide ayant la séquence de la glutathion peroxydase de schistosome, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape au cours de laquelle l'on procède à la mise en culture de cellules transformées telles que définies plus haut, comprenant au moins un fragment d'ADN conforme à l'Invention. La présente Invention sera mieux comprise à l'aide du complément de Description qui va suivre, qui se réfère à des exemples de clonage du gène codant pour la glutathion peroxydase de S. mansoni. Il va de soi toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'Invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. EXEMPLE 1 - CLONAGE DE LA SsOUENCE CODANT POUR LA GPx de S. MANSONI La synthèse du premier brin d'ADN complémentaire a été initiée par des oligo-dT sur 8 Lg d'ARNm de vers adultes de S. mansoni, et la synthèse du second brin, ainsi que l'amplification PCR ultérieure ont été effectuées comme décrit par DOHERTI et al., [Analyt. Biochem. 177, 6-10 (1989)]. Les deux oligonucléotides utilisés sont - W14 : atgaagcttGGNTTYCCNTGYAAYCARTT (ce qui correspond aux acides aminés 73-79 de la séquence de la glutathion peroxydase humaine, et - W4 : ccggacttaARRAAYTTYTCRAARTTCCA (ce qui correspond à la séquence complémentaire de la séquence codant pour les acides aminés 160 à 167 de la séquence de la GPx humaine). Dans ces deux séquences N représente A/C/G/T, R représente A/G et Y représente T/C. Les oligonucléotides ont été synthétisés sur un synthétiseur d'ADN CYCLONE PLUS (Milligen/Biosearch, France). Après l'amplification PCR initiale ou une amplification secondaire utilisant 0,5t des produits de l'amplification initiale, on observe sur gel d'agarose, des bandes à 250 bp et 300 bp et une traînée à 400550 bp. Les bandes sont découpées sur le gel et 1'ADN est purifié en utilisant le kit Geneclean (BIO101, LaJolla, CA) en suivant le protocole préconisé par le fabricant. Les fragments d'ADN sont pourvus d'extrémités franches, en utilisant 1'ADN polymérase T4, clonés dans le plasmide pUC18 et sous-clonés dans M13 en utilisant les protocoles classiques tels que décrits par SAMBROOK et al. [A Laboratory Manual (second edition), Cold Spring, Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. (1989)]. Les clones M13 recombinants obtenus ont été séquencés en utilisant le kit AMERSHAM de séquençage par la méthode desdidéoxynucléotides (AMERSHAM, U.K). Les séquences d'un clone obtenu à partir de la bande de 250 pb (dénommé clone GPx-l) et d'un clone obtenu à partir de 1'ADN de la traînée de 400-550 pb ont au maximum 40% d'homologie avec les séquences de GPx de mammifères déjà connues, lorsque l'on les compare en utilisant le programme PROSCAN sur DNASTAR (DNASTAR, Inc. Madison WI). En outre, les seules protéines découvertes en interrogeant la base de données NBRF/PIR qui montrent une homologie significative avec les clones obtenus sont les GPx ou les protéines voisines des GPx. Le clone GPx-l de M13 qui contient le fragment de 250 pb est utilisé pour cribler à stringence élevée, une banque d'ADN de vers adultes de S. mansoni, dans le phage Xgtll. Sur 100.000 phages recombinants obtenus, 43 clones s'hybridant avec GPx-l ont été initialement identifiés, et parmi ces clones, 12 ont été purifiés jusqu'à obtention d'une préparation homogène. Les inserts de Xgtll ont été amplifiés par la PCR en utilisant des amorces PCR de kgtll (Clontech Laboratories, Palo Alto, CA), isolés sur gel d'agarose, purifiés en utilisant le kit Geneclean comme décrit ci-dessus, et sous clonés dans M13 préalablement au séquençage (ALF DNA sequencer, Pharmacia-LKB, Uppsala). Bien que la taille des inserts varie entre 650 et 1300 pb d'un clone à l'autre, les 12 clones contiennent un même fragment EcoRI d'environ 650 pb. L'insert de 650 pb de deux clones dénommés GPx-9 et GPx-1l ont été entièrement séquencés. A l'exception de deux changements dans la région 3' non codante et d'un changement non exprimé dans la région codante, ces inserts ont la même séquence. Dans les 12 clones, l'extrémité 5' du fragment de 650 pb correspond au même site EcoRI situé 16 acides aminés après le codon ATG homologue au codon d'initiation de la GPx humaine. Le séquençage partiel d'autres clones GPx de Xgtll a permis d'identifier d'autres changements de séquence nucléotidique, dont certains impliquent des variations mineures de la séquence d'acides aminés du polypeptide GPx de S. mansoni. Ces variations sont peut être le résultat d'artefacts pendant l'amplification PCR, mais reflètent plus probablement le fait qu'il existe plusieurs copies du gène de GPx dans le génome de S. mansoni. En effet, des résultats préliminaires obtenus par les Inventeurs à partir d'une banque génomique de S. mansoni criblée à l'aide du clone GPx-1, suggèrent que le gène GPx est présent en un très grand nombre de copies dans ce génome. Afin d'obtenir un clone couvrant la totalité de la séquence codante de la GPx de S. mansoni, une banque d'ADN de vers adultes de S. mansoni a été construite dans le phage XZAP-II, en suivant le protocole recommandé par le fabricant. (Stratagene, LaJolla, CA), puis a été criblée à l'aide de GPx-l. Sur cette banque, dans des conditions de stringence élevée, 200 phages sur 100.000 s'hybrident avec GPx-l. 6 clones ont été purifiés sur plaque et récupérés en suivant le protocole préconisé par le fabricant (Stratagène). Les 6 clones contenaient 2 fragments EcoRI d'environ 50 et 650 pb respectivement. 2 clones ont été séquencés (Séquenceur d'ADN ALF) à leur extrémité 5'. Les 2 contiennent des séquences identiques à GPx-9 et GPx-11 et comprennent, en outre, des séquences en 5' du site EcoRI. Ce qui a permis de localiser un codon d'initiation ATG à 25 pb en amont dudit site EcoRI, et un fragment de séquence 5' noncodante de 8 pb (clone GPxZ42) ou de 15 pb (clone GPxZ45). La séquence du gène codant pour la glutathion peroxydase de S. mansoni est montrée à la liste de séquences en annexe (SEQ. ID. N 1). La séquence peptidique déduite de la séquence nucléotidique est également indiquée. La numérotation commence à la première méthionine (séquence peptidique) ou au site d'initiation (séquence nucléotidique). Les régions correspondant aux oligonucléotides synthétiques qui ont été utilisés dans l'amplification par PCR sont soulignées en traits gras. Deux sites potentiels de glycosylation (Asn Xxx-Ser) sont soulignés. Le codon TGA correspondant à la sélénocystéine dans le cadre de lecture ouvert est représenté en gras. Les différences dans la séquence nucléotidique entre les deux clones GPx-9 et GPx-ll sont indiquées par des astériques. SEQ. ID NO 1 TYPE DE SEQUENCE : Nucléotide et polypeptide correspondant LONGUEUR DE LA SEQUENCE : 697 pb et 169 acides aminés TYPE DE MOLECULE : ADN génomique et protéine corres pondante ORIGINE : SchBòzomea mamont CARACTERISTIQUES :Les séquences non codantes sont représentées en minuscules +1 -15 attagatgtaacgcg ATG TCT TCA TCT CAC AAG TCT TGG AAT TCA ATA Met Ser Ser Ser His Lys Ser Trp Asn Ser Ile 11 34 TAT GAA TTC ACT GTT AAG GAT ATC AAT GGT GTG GAT GTC TCC TTA Tyr Glu Phe Thr Val Lys Asp Ile Asn Gly Val Asp Val Ser Leu 26 79 GAG AAA TAC CGT GGT CAC GTT TGT CTA ATT GTT AAT GTC GCT TGC Glu Lys Tyr Arg Gly His Val Cys Leu Ile Val Asn Val Ala Cys 41 124 AAG TGA GGC GCA ACG GAC AAG AAC TAT CGC CAA CTC CAG GAG ATG Lys 8ea Gly Ala Thr Asp Lys Asn Tyr Arg Gln Leu Gln Glu Met 56 169 CAC ACT CGA CTG GTT GGC AAA GGC CTC CGT ATA TTA GCA TTC CCC His Thr Arg Leu Val Gly Lys Gly Leu Arg Ile Leu Ala Phe Pro 71 214 TGC AAT CAA TTC GGT GGA CAG GAA CCC TGG GCA GAA GCG GAG ATT Cys Asn Gln Phe Gly Gly Gln Glu Pro Trp Ala Glu Ala Glu Ile 86 259 AAG AAG TTC GTG ACT GAG AAG TAC GGC GTC CAA TTC GAT ATG TTT Lys Lys Phe Val Thr Glu Lys Tyr Gly Val Glu Phe Asp Met Phe 101 304 TCG AAG ATA AAA GTC AAT GGG TCT GAC GCT GAT GAT CTT TAT AAA Ser Lys Ile Lys Val Asn Giv Ser Asp Ala Asp Asp Leu Tyr Lys 116 349 TTC CTC AAA AGT AGA CAA CAT GGT ACC TTA ACA AAT AAT ATT AAG Phe Leu Lys Ser Arg Gln His Gly Thr Leu Thr Asn Asn Ile Lys 131 394 TGG AAC TTC TCA AAA TTT CTT GTA GAT CGT CAA GGA CAA CCG GTT Trp Asn Phe Ser Lys Phe Leu Val Asp Arg Gln Gly Gln Pro Val 146 * 439 AAA AGA TAT TCT CCT ACA ACT GCC CCA TAT GAT ATT GAA GGA GAT Lys Arg Tyr Ser Pro Thr Thr Ala Pro Tyr Asp Ile Glu Gly Asp 161 484 ATC ATG GAG CTT TTG GAG AAG AAG tga tcaatggaac ttatgaactt Ile Met Glu Leu Leu Glu Lys Lys *** 169 531 tgaacaaatt ctcgctatat gacgatggca atctcaaatg ttcattggtt 581 gccatttgat gaaatcagtt ttgtgtgcac ctgattgcag aattttgttt 631 accttgctca tttttttcat tgaaaccact tstcagaata aatgtgttat 681 cataataaaaaaaaaaaaaaaaaaa REVENDICATIONS 1) Fragment d'acide nucléique, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence codant pour une glutathion peroxydase de schistosome ou pour un fragment de celle-ci. 2) Fragment d'acide nucléique selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence représentée dans la liste des séquences en annexe sous le n SEQ. ID N 1. 3) Fragment d'acide nucléique de plus de 10 pb, caractérisé en ce qu'il s'hybride spécifiquement avec une séquence, selon l'une quelconque des Revendications 1 ou 2, ou avec son complémentaire. 4) Vecteurs recombinants caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un fragment d'acide nucléique selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3. 5) Vecteurs recombinants selon la Revendication 4, caractérisés en ce qu'ils comprennent en outre des séquences propres à contrôler l'expression du gène de la glutathion peroxydase. 6) Cellules eucaryotes ou procaryotes transformées, caractérisées en ce qu'elles contiennent au moins un vecteur recombinant selon l'une quelconque des Revendications 4 ou 5. 7) Polypeptide caractérisé en ce qu'il comprend 169 acides aminés, et en que sa séquence est celle d'une glutathion peroxydase de schistosome. 8) Polypeptide selon la Revendication 7, caractérisé en ce que sa séquence est celle de la GPx de S. mansoni, telle que représentée à la liste des séquences, sous le numéro SEQ. ID. N 1. 9) Fragment peptidique caractérisé en ce qu'il représente plus de 5 acides aminés consécutifs de la séquence d'une glutathion peroxydase selon l'une quelconque des Revendications 7 ou 8. 10) Compositions antigéniques caractérisées en ce qu'elles comprennent un polypeptide, selon l'une quelconque des Revendications 7 ou 8, ou un fragment peptidique selon la Revendication 9. 11) Compositions selon la Revendication 10, caractérisées en ce qu'elles comprennent en outre, au moins une autre enzyme anti-oxydante de schistosome, ou au moins un fragment de celle-ci. 12) Compositions selon la Revendication 11, caractérisées en ce que ladite enzyme anti-oxydante est choisie dans le groupe des enzymes de schistosome comprenant les glutathion-S-transférases de 28 kDa, et les glutathion-S-transférases de 26 kDa. 13) Utilisation de compositions antigéniques selon l'une quelconque des Revendications 10 ou 12 pour l'obtention de réactifs de diagnostic 14) Utilisation de compositions antigéniques selon l'une quelconque des Revendications 10 ou 12 pour l'obtention de vaccins. 15) Procédé de production d'un polypeptide selon l'une quelconque des Revendications 7 ou 8, ou de fragments de celui-ci selon la Revendication 9, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape au cours de laquelle on procède à la mise en culture d'une cellule transformée selon la Revendication 6.