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A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on <sup>15</sup>N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in ...

Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology

university of kaiserslautern

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Malaria is a vector-borne infectious disease caused by infection with eukaryotic pathogens termed Plasmodium. Epidemiological hallmarks of Plasmodium falciparum malaria are continuous re-infections, over which time the human host may experience several clinical malaria episodes, slow acquisition of partial protection against infection, and its partial decay upon migration away from endemic regions. To overcome the exposure-dependence of naturally acquired immunity and rapidly elicit robust long-term protection are ultimate goals of malaria vaccine development. However, cellular and molecular correlates of naturally acquired immunity against either parasite infection or malarial disease remain elusive. Sero-epidemiological studies consistently suggest that acquired immunity is primarily directed against the asexual blood stages. Here, we review available data on the relationship between immune responses against the Anopheles mosquito-transmitted sporozoite and exo-erythrocytic liver stages and the incidence of malaria. We discuss current limitations and research opportunities, including the identification of additional sporozoite antigens and the use of systematic immune profiling and functional studies in longitudinal cohorts to look for pre-erythrocytic signatures of naturally acquired immunity.

Naturally acquired immune responses against Plasmodium falciparum sporozoites and liver infection.

Le paludisme est une maladie infectieuse &agrave; transmission vectorielle, caus&eacute;e par une infection par des pathog&egrave;nes eucaryotes appel&eacute;s Plasmodium. Caract&eacute;ristiques &eacute;pid&eacute;miologiques du paludisme &agrave; Plasmodium falciparum sont les r&eacute;-infections continues, au cours de laquelle l&#39;h&ocirc;te humain peut &eacute;prouver plusieurs &eacute;pisodes de paludisme clinique, acquisition lente d&#39;une protection partielle contre l&#39;infection et sa d&eacute;sint&eacute;gration partielle lors de la migration hors des r&eacute;gions end&eacute;miques. Pour surmonter la d&eacute;pendance de l&#39;exposition de naturellement l&#39;immunit&eacute; acquise et obtenir rapidement une protection robuste &agrave; long terme sont les buts ultimes du d&eacute;veloppement de vaccins contre le paludisme. Cependant, les corr&eacute;lations cellulaires et mol&eacute;culaires de naturellement la pr&eacute;munition contre paludisme maladie ou infection de parasite demeurent insaisissables. &Eacute;tudes s&eacute;ro-&eacute;pid&eacute;miologiques sugg&egrave;rent toujours que l&#39;immunit&eacute; acquise est principalement dirig&eacute;e contre les stades asexu&eacute;s de sang. Ici, nous passons en revue les donn&eacute;es disponibles sur la relation entre immune responses contre le sporozo&iuml;te de transmission moustique Anopheles et exo-&eacute;rythrocytaires stades h&eacute;patiques et l&#39;incidence du paludisme. Nous discutons actuellement limit&eacute;es et les possibilit&eacute;s de recherche, y compris l&#39;identification d&#39;antig&egrave;nes sporozo&iuml;te suppl&eacute;mentaire et l&#39;utilisation syst&eacute;matique immunitaire profilage et &eacute;tudes fonctionnelles dans les cohortes longitudinales pour rechercher des signatures pre-erythrocytaires du naturellement l&#39;immunit&eacute; acquise.

Naturellement acquis des r&eacute;ponses immunitaires contre les sporozo&iuml;tes de Plasmodium falciparum et infection du foie.

Malaria ist eine Vektor &uuml;bertragene Infektionskrankheit, die durch Infektion mit eukaryotischen Krankheitserreger genannt Plasmodium verursacht. Epidemiologische sind Plasmodium Falciparum Malaria kontinuierliche Reinfektionen, &uuml;ber welche, die Zeit der menschlichen Gastgeber mehrere Episoden der klinischen Malaria, langsame &Uuml;bernahme der teilweisen Schutz gegen Infektionen und der teilweisen Zerfall auf Migration Weg von endemischen Regionen auftreten kann. Zum &uuml;berwinden der Exposition-Abh&auml;ngigkeit der nat&uuml;rlich erworbenen Immunit&auml;t und rasch zu entlocken sind robuste Langzeitschutz ultimative Ziele der Malaria-Impfstoff-Entwicklung. Zellul&auml;re und Molekulare korreliert nat&uuml;rlich erworbene Immunit&auml;t gegen Parasiten Infektion oder Malariagebiete Krankheit bleiben jedoch tr&uuml;gerisch. Sero-epidemiologische Studien empfehlen konsequent dieser erworbenen Immunit&auml;t gegen die asexuelle Blut-Etappen in erster Linie richtet. Hier &uuml;berpr&uuml;fen wir die verf&uuml;gbare Daten &uuml;ber die Beziehung zwischen Immune responses gegen die Anopheles-M&uuml;cken &uuml;bertragene Sporozoite und Exo-da Leber Stufen und das Auftreten von Malaria. Wir diskutieren aktuelle Einschr&auml;nkungen und Forschungsm&ouml;glichkeiten, einschlie&szlig;lich der Ermittlung der zus&auml;tzlichen Sporozoite Antigene und systematische Immune Profilerstellung und Funktionsstudien in L&auml;ngsrichtung Kohorten zu suchen pre-erythrocytic Unterschriften von nat&uuml;rlich erworbenen Immunit&auml;t.

Nat&uuml;rlich erworbene Immunantworten gegen Plasmodium Falciparum Sporozoites und Leber Infektion.

La malaria &egrave; una malattia infettiva vettoriali causata da infezione da patogeni eucarioti definiti Plasmodium. Caratteristiche epidemiologiche di malaria di falciparum del Plasmodium sono continue re-infezioni, nel quale tempo l&#39;ospite umano pu&ograve; sperimentare diversi episodi clinici di malaria, lenta acquisizione di parziale protezione contro l&#39;infezione e suo decadimento parziale su migrazione lontano da regioni endemiche. Per superare la dipendenza dell&#39;esposizione di naturalmente immunit&agrave; acquisita e rapidamente suscitare robusta protezione a lungo termine sono ultimati obiettivi di sviluppo del vaccino contro la malaria. Cellulare e molecolare correlates of naturalmente immunit&agrave; acquisita contro infezione parassita o malattia malarica rimangono tuttavia, sfuggente. Gli studi epidemiologici-sero costantemente suggeriscono che l&#39;immunit&agrave; acquisita &egrave; diretto principalmente contro le fasi asessuali sangue. Qui, passiamo in rassegna i dati disponibili relativi al rapporto tra immune responses contro il sporozoite trasmesse zanzara Anopheles e stadi fegati exo-eritrocitari e l&#39;incidenza della malaria. Discutiamo di limiti attuali e opportunit&agrave; di ricerca, compresa l&#39;identificazione degli antigeni sporozoite supplementari e l&#39;uso di immunitario sistematica analisi e studi funzionali in coorti longitudinale per cercare pre-erythrocytic firme di naturalmente immunit&agrave; acquisita.

Naturalmente acquisito risposte immunitarie contro sporozoiti di Plasmodium falciparum e infezione epatica.

&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306F;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x539F;&#x866B;&#x3068;&#x547C;&#x3070;&#x308C;&#x308B;&#x771F;&#x6838;&#x751F;&#x7269;&#x306E;&#x75C5;&#x539F;&#x4F53;&#x306E;&#x611F;&#x67D3;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x5F15;&#x304D;&#x8D77;&#x3053;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x5A92;&#x4ECB;&#x611F;&#x67D3;&#x75C7;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x71B1;&#x5E2F;&#x71B1;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x75AB;&#x5B66;&#x7684;&#x7279;&#x5FB4;&#x306F;&#x3001;&#x6642;&#x9593;&#x3092;&#x304B;&#x3051;&#x3066;&#x4EBA;&#x9593;&#x306E;&#x30DB;&#x30B9;&#x30C8;&#x3092;&#x7D4C;&#x9A13;&#x304C;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x81E8;&#x5E8A;&#x306E;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x30A8;&#x30D4;&#x30BD;&#x30FC;&#x30C9;&#x3001;&#x9045;&#x3044;&#x8CB7;&#x53CE;&#x611F;&#x67D3;&#x306B;&#x5BFE;&#x3059;&#x308B;&#x90E8;&#x5206;&#x7684;&#x306A;&#x4FDD;&#x8B77;&#x306E;&#x3068;&#x305D;&#x306E;&#x90E8;&#x5206;&#x7684;&#x306A;&#x5D29;&#x58CA;&#x6D41;&#x884C;&#x5730;&#x57DF;&#x304B;&#x3089;&#x306E;&#x79FB;&#x884C;&#x6642;&#x3001;&#x9023;&#x7D9A;&#x7684;&#x306A;&#x4FC3;&#x3059;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x5F53;&#x7136;&#x306E;&#x3053;&#x3068;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x7372;&#x5F97;&#x514D;&#x75AB;&#x306E;&#x7167;&#x5C04;&#x7DDA;&#x91CF;&#x4F9D;&#x5B58;&#x3092;&#x514B;&#x670D;&#x3057;&#x3001;&#x6025;&#x901F;&#x306B;&#x5F15;&#x304D;&#x51FA;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5805;&#x7262;&#x306A;&#x9577;&#x671F;&#x7684;&#x306A;&#x4FDD;&#x8B77;&#x306F;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2; &#x30EF;&#x30AF;&#x30C1;&#x30F3;&#x958B;&#x767A;&#x306E;&#x7A76;&#x6975;&#x306E;&#x76EE;&#x6A19;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x76F8;&#x95A2;&#x5BC4;&#x751F;&#x866B;&#x611F;&#x67D3;&#x3084;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x75C5;&#x306B;&#x5BFE;&#x3059;&#x308B;&#x7372;&#x5F97;&#x514D;&#x75AB;&#x81EA;&#x7136;&#x306E;&#x3068;&#x3089;&#x3048;&#x3069;&#x3053;&#x308D;&#x306E;&#x306A;&#x3044;&#x307E;&#x307E;&#x3002;&#x8840;&#x6E05;&#x75AB;&#x5B66;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x4E00;&#x8CAB;&#x3057;&#x3066;&#x305D;&#x306E;&#x7372;&#x5F97;&#x514D;&#x75AB;&#x306F;&#x4E3B;&#x306B;&#x7121;&#x6027;&#x8840;&#x6BB5;&#x968E;&#x306B;&#x5BFE;&#x3057;&#x3066;&#x6307;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x63D0;&#x6848;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;immune responses &#x30CF;&#x30DE;&#x30C0;&#x30E9;&#x30AB;&#x868A;&#x8EE2;&#x9001;&#x30B9;&#x30DD;&#x30ED;&#x30BE;&#x30A4;&#x30C8;&#x3068;&#x30A8;&#x30AD;&#x30BD;&#x8D64;&#x8840;&#x7403;&#x306E;&#x809D;&#x81D3;&#x6BB5;&#x968E;&#x306B;&#x5BFE;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x767A;&#x751F;&#x7387;&#x306E;&#x95A2;&#x4FC2;&#x306B;&#x95A2;&#x3059;&#x308B;&#x5229;&#x7528;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x30C7;&#x30FC;&#x30BF;&#x3092;&#x78BA;&#x8A8D;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x5236;&#x9650;&#x306F;&#x5F53;&#x7136;&#x306E;&#x3053;&#x3068;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x7372;&#x5F97;&#x514D;&#x75AB;&#x306E; pre-erythrocytic &#x7F72;&#x540D;&#x3092;&#x898B;&#x3066;&#x7E26;&#x306E;&#x30B3;&#x30DB;&#x30FC;&#x30C8;&#x3067;&#x8FFD;&#x52A0;&#x30B9;&#x30DD;&#x30ED;&#x30BE;&#x30A4;&#x30C8;&#x6297;&#x539F;&#x306E;&#x540C;&#x5B9A;&#x3068;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7684;&#x306A;&#x514D;&#x75AB;&#x306E;&#x30D7;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x3068;&#x6A5F;&#x80FD;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x4F7F;&#x7528;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x3001;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x6A5F;&#x4F1A;&#x3092;&#x8B70;&#x8AD6;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x5F53;&#x7136;&#x306E;&#x3053;&#x3068;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x539F;&#x866B;&#x71B1;&#x5E2F;&#x71B1;&#x30DE;&#x30E9;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x30B9;&#x30DD;&#x30ED;&#x30BE;&#x30A4;&#x30C8;&#x3068;&#x809D;&#x81D3;&#x306E;&#x611F;&#x67D3;&#x306B;&#x5BFE;&#x3059;&#x308B;&#x514D;&#x75AB;&#x5FDC;&#x7B54;&#x3092;&#x53D6;&#x5F97;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;

&#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544;&#xB294; Plasmodium &#xB418; &#xB098; &#xC9C4; &#xD575; &#xBCD1;&#xC6D0; &#xADE0; &#xAC10;&#xC5FC;&#xC5D0;&#xC758; &#xD55C; &#xBCA1;&#xD130; &#xB9E4;&#xAC1C;&#xB85C; &#xC804;&#xC5FC; &#xC131; &#xC9C8;&#xBCD1;. Plasmodium falciparum &#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544;&#xC758; &#xC5ED;&#xD559;&#xC801; &#xD2B9;&#xC9D5;&#xC740; &#xC5F0;&#xC18D; &#xB2E4;&#xC2DC;, &#xC5B4;&#xB290; &#xC2DC;&#xAC04;&#xC5D0; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xD638;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC784;&#xC0C1; &#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544; &#xC5D0;&#xD53C;&#xC18C;&#xB4DC;, &#xAC10;&#xC5FC;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBD80;&#xBD84;&#xC801;&#xC778; &#xBCF4;&#xD638;&#xC758; &#xB290;&#xB9B0; &#xC218;&#xC9D1; &#xBC0F; &#xBC1C;&#xBCD1; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB9C8;&#xC774;&#xADF8;&#xB808;&#xC774;&#xC158; &#xC2DC; &#xC77C;&#xBD80; &#xBD80;&#xD328;&#xC758; &#xBC1C;&#xC0DD;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xD6C4;&#xCC9C;&#xC131; &#xBA74;&#xC5ED;&#xC758; &#xB178;&#xCD9C; &#xC758;&#xC874;&#xB3C4; &#xADF9;&#xBCF5; &#xD558; &#xACE0; &#xBE60;&#xB974;&#xAC8C; &#xC774;&#xB04C;&#xC5B4;&#xB0B4;&#xB294; &#xAC15;&#xB825;&#xD55C; &#xC7A5;&#xAE30; &#xBCF4;&#xD638; &#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544; &#xBC31;&#xC2E0; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xC758; &#xAD81;&#xADF9;&#xC801;&#xC778; &#xBAA9;&#xD45C;&#xB294;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xAE30;&#xC0DD;&#xCDA9; &#xAC10;&#xC5FC;&#xC774; &#xB098; &#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544; &#xC9C8;&#xBCD1;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xD6C4;&#xCC9C;&#xC131; &#xBA74;&#xC5ED;&#xC758; &#xC138;&#xD3EC; &#xBC0F; &#xBD84;&#xC790; &#xC5F0;&#xAD00; &#xC560;&#xB9E4; &#xB0A8;&#xC544; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. Sero &#xC5ED;&#xD559; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB294; &#xC9C0;&#xC18D;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xD6C4;&#xCC9C;&#xC131; &#xBA74;&#xC5ED;&#xC740; &#xC8FC;&#xB85C; &#xC131;&#xACFC; &#xAD00;&#xACC4;&#xAC00; &#xC5C6;&#xB294; &#xD608;&#xC561; &#xB2E8;&#xACC4;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xAC10;&#xB3C5; &#xC81C;&#xC548;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; Anopheles &#xBAA8;&#xAE30; &#xC804;&#xC1A1; sporozoite &#xC5D1; &#xC18C; erythrocytic &#xAC04; &#xB2E8;&#xACC4;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; immune responses &#xBC0F; &#xB9D0;&#xB77C;&#xB9AC;&#xC544; &#xBC1C;&#xC0DD;&#xB960; &#xC0AC;&#xC774;&#xC758; &#xAD00;&#xACC4;&#xC5D0; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xB370;&#xC774;&#xD130;&#xB97C; &#xAC80;&#xD1A0;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xD604;&#xC7AC; &#xC81C;&#xD55C; &#xBC0F; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xAE30;&#xD68C;&#xB97C; &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xD6C4;&#xCC9C;&#xC131; &#xBA74;&#xC5ED;&#xC758; pre-erythrocytic &#xC11C;&#xBA85;&#xC5D0; &#xBCF4;&#xACE0; &#xC885; &#xB3D9;&#xB8CC;&#xC5D0; &#xCD94;&#xAC00; sporozoite &#xD56D; &#xC6D0; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xD558; &#xACE0; &#xD504;&#xB85C; &#xD30C;&#xC77C;&#xB9C1; &#xD558;&#xB294; &#xCCB4;&#xACC4;&#xC801;&#xC778; &#xBA74;&#xC5ED; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC758; &#xD65C;&#xC6A9;&#xC744; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558; &#xC5EC; &#xB17C;&#xC758;.

&#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; Plasmodium falciparum sporozoites &#xBC0F; &#xAC04; &#xAC10;&#xC5FC;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBA74;&#xC5ED; &#xBC18;&#xC751;&#xC744; &#xD68D;&#xB4DD;.

La malaria es una enfermedad infecciosa transmitida por vectores causada por infecci&oacute;n con pat&oacute;genos eucariotas denominados Plasmodium. Sellos epidemiol&oacute;gicos de la malaria por Plasmodium falciparum son reinfecciones continuas, sobre el cual el anfitri&oacute;n humano puede experimentar varios episodios cl&iacute;nicos de paludismo, lenta adquisici&oacute;n de protecci&oacute;n parcial contra la infecci&oacute;n y su desintegraci&oacute;n parcial sobre migraci&oacute;n de regiones end&eacute;micas. Para superar la dependencia exposici&oacute;n de naturalmente inmunidad adquirida y r&aacute;pidamente provocan robusta protecci&oacute;n a largo plazo son los objetivos finales del desarrollo de la vacuna de la malaria. Sin embargo, los correlatos celulares y moleculares de naturalmente la inmunidad adquirida contra la infecci&oacute;n por par&aacute;sitos o enfermedad pal&uacute;dica siendo esquivos. Constantemente, estudios sero-epidemiol&oacute;gicos sugieren que la inmunidad adquirida se dirige principalmente contra la fase eritroc&iacute;tica asexual. Aqu&iacute;, se revisan los datos disponibles sobre la relaci&oacute;n entre immune responses contra el esporozoito transmitida por el mosquito Anopheles y etapas de h&iacute;gado exo-eritroc&iacute;tica y la incidencia de la malaria. Discutimos las limitaciones actuales y oportunidades de investigaci&oacute;n, incluyendo la identificaci&oacute;n de ant&iacute;genos de esporozoito adicional y el uso de sistem&aacute;tica inmune perfiles y estudios funcionales en cohortes longitudinales en busca de firmas preeritroc&iacute;ticas naturalmente adquirida inmunidad.

Vittoria Offeddu

Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on ¹⁵N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

Vittoria Offeddu

Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on ¹⁵N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation