Analysis of the surface, secreted,

Analysis of the surface, secreted, and intracellular proteome of Propionibacterium acnes

Yang Yua, b, Jackson Champera, Jenny Kima, c, ,
Show more
doi:10.1016/j.euprot.2015.06.003
Get rights and content
Under a Creative Commons license
Highlights
•
We quantify the secreted, cell wall, membrane, and cytosolic proteome of P. acnes.
•
531 proteins were identified and analyzed for localization and function.
•
Several surface proteins were identified as potential vaccine candidates.
Abstract
Propionibacterium acnes, plays an important role in acne vulgaris and other diseases. However, understanding of the exact mechanisms of P. acnes pathogenesis is limited. Few studies have investigated its proteome, which is essential for vaccine development. Here, we comprehensively investigate the proteome of P. acnes strain ATCC 6919, including secreted, cell wall, membrane, and cytosolic fractions in three types of growth media. A total of 531 proteins were quantified using an Orbitrap mass spectrometer and bioinformatically categorized for localization and function. Several, including PPA1939, a highly expressed surface and secreted protein, were identified as potential vaccine candidates.

Graphical abstract
Image for unlabelled figure
Figure options
Keywords
Acne; Proteomics; Mass spectrometry; Cell wall
1. Introduction
Acne vulgaris is an inflammatory disease of the pilosebaceous unit. With at least 85% prevalence among 12–24 year olds, it can cause long-term scarring and have a major psychological impact on individuals [1]. The gram-positive, anaerobic species Propionibacterium acnes has been traditionally implicated in the development of acne vulgaris [2]. It is also a significant organism in infections of the prostate [3], prosthetic joints [4], other surgical implants [5], spinal discs [6], and ophthalmic infections [7]. Unfortunately, the bacteria in many cases are resistant to antibiotic therapy [8] and [9], and other treatments often have low patient compliance [10]. Thus, the need exists for novel approaches to develop treatments that are more effective against P. acnes and have fewer side effects.

A vaccine may be an efficient means to protect against multiple types of infections caused by P. acnes [11] and [12]. Several recent studies have investigated this possibility. Antibodies generated by mouse intranasal vaccination of heat-killed P. acnes reduced P. acnes-induced IL-8 inflammation and cytotoxicity in sebocytes [13], though this study used an in vitro experimental system. Vaccination with heat-killed P. acnes reduced the severity of disease and inflammation in a P. acnes ear infection mouse model. The same group generated antibodies against P. acnes surface sialidase [14], which had similar effects in sebocytes. Vaccination with the sialidase [14], as well as with Christie–Atkins–Munch-Peterson (CAMP) factor 2 [15] and [16], also successfully reduced inflammation in mouse ear infections. However, this mouse model is not necessarily representative of the environment in acne vulgaris, in which an inflammatory response may act to either quickly clear P. acnes, or worsen the disease state. A better in vivo model is needed to further investigate vaccines.

In addition to its potential protective effects against acne, a P. acnes-based vaccine may also have other beneficial effects. Heat-killed P. acnes reduced atopic dermatitis in a mouse model, and increased the number of Th1 and Treg cells in the spleen [17]. A heat-killed P. acnes vaccine was also cross-protective against Actinobacillus pleuropneumoniae infection in mouse and pig models, inducing cross-reactive antibodies [18]. Specific P. acnes proteins could induce cross-reactive antibodies and protection in the A. pleuropneumoniae mouse model [19]. Intratumoral injection of live P. acnes was successful in increasing the antitumor Th1 immune response in a melanoma mouse model [20]. A P. acnes vaccine improved glomerulosclerosis in a mouse model via a Th1 response [21]. Several vaccine studies have also utilized P. acnes as an adjuvant. A microparticle preparation of P. acnes cell wall increased Th1 response to vaccination [22], and heat-killed P. acnes increased activation of B-1 lymphocytes [23].

P. acnes remains a largely understudied organism, with little information available to investigate additional vaccine candidates. Only four studies have covered the P. acnes proteome, none of which were comprehensive. Holland et al. examined the secreted proteome of several types of P. acnes, discovering interesting differences between types [24]. Dekio et al. identified several proteins expressed by P. acnes in anaerobic and microaerophilic conditions, but not aerobic conditions [25]. Mak et al. assessed the surface proteome of P. acnes using trypsin shaving, comparing it to other Propionibacterium species [26]. Bek-Thomsen et al. examined the proteome of sebaceous follicular casts, which included several P. acnes proteins [27]. However, none of these stu

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิเคราะห์ proteome ผิว secreted และ intracellular ของสิว Propionibacteriumยางเฉียวเยา b, Jackson Champera คิมาเจนนี่ c,, ดูเพิ่มเติมdoi:10.1016/j.euprot.2015.06.003ได้รับสิทธิและเนื้อหาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ไฮไลท์•เรากำหนดปริมาณการ secreted เซลล์ผนัง เมมเบรน และ proteome ของสิว P. cytosolic•โปรตีน 531 ได้ระบุ และวิเคราะห์แปลและฟังก์ชัน•โปรตีนหลายพื้นผิวที่ระบุเป็นผู้วัคซีนที่มีศักยภาพบทคัดย่อสิว Propionibacterium มีบทบาทสำคัญใน vulgaris สิวและโรคอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจกลไกที่แน่นอนของพยาธิกำเนิดสิว P. ถูกจำกัด การศึกษาน้อยได้สืบสวน proteome เป็น ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาวัคซีน ที่นี่ เราสาธารณชนตรวจสอบ proteome ต้องใช้สิว P. ATCC 6919 รวมทั้ง secreted ผนังเซลล์ เยื่อ และเศษส่วน cytosolic ในสามชนิดของสื่อที่เติบโต จำนวน 531 โปรตีนถูก quantified โดยใช้สเปกโตรมิเตอร์โดยรวม Orbitrap และ bioinformatically แยกประเภทสำหรับการแปลและการทำงาน หลาย PPA1939 พื้นผิวแสดงสูงและโปรตีน secreted รวมทั้งได้ระบุเป็นผู้วัคซีนที่มีศักยภาพบทคัดย่อรูปภาพรูปภาพสำหรับรูป unlabelledตัวเลือกรูปคำสำคัญสิว โปรตีโอมิกส์ รเมท ผนังเซลล์1. บทนำAcne vulgaris is an inflammatory disease of the pilosebaceous unit. With at least 85% prevalence among 12–24 year olds, it can cause long-term scarring and have a major psychological impact on individuals [1]. The gram-positive, anaerobic species Propionibacterium acnes has been traditionally implicated in the development of acne vulgaris [2]. It is also a significant organism in infections of the prostate [3], prosthetic joints [4], other surgical implants [5], spinal discs [6], and ophthalmic infections [7]. Unfortunately, the bacteria in many cases are resistant to antibiotic therapy [8] and [9], and other treatments often have low patient compliance [10]. Thus, the need exists for novel approaches to develop treatments that are more effective against P. acnes and have fewer side effects.A vaccine may be an efficient means to protect against multiple types of infections caused by P. acnes [11] and [12]. Several recent studies have investigated this possibility. Antibodies generated by mouse intranasal vaccination of heat-killed P. acnes reduced P. acnes-induced IL-8 inflammation and cytotoxicity in sebocytes [13], though this study used an in vitro experimental system. Vaccination with heat-killed P. acnes reduced the severity of disease and inflammation in a P. acnes ear infection mouse model. The same group generated antibodies against P. acnes surface sialidase [14], which had similar effects in sebocytes. Vaccination with the sialidase [14], as well as with Christie–Atkins–Munch-Peterson (CAMP) factor 2 [15] and [16], also successfully reduced inflammation in mouse ear infections. However, this mouse model is not necessarily representative of the environment in acne vulgaris, in which an inflammatory response may act to either quickly clear P. acnes, or worsen the disease state. A better in vivo model is needed to further investigate vaccines.In addition to its potential protective effects against acne, a P. acnes-based vaccine may also have other beneficial effects. Heat-killed P. acnes reduced atopic dermatitis in a mouse model, and increased the number of Th1 and Treg cells in the spleen [17]. A heat-killed P. acnes vaccine was also cross-protective against Actinobacillus pleuropneumoniae infection in mouse and pig models, inducing cross-reactive antibodies [18]. Specific P. acnes proteins could induce cross-reactive antibodies and protection in the A. pleuropneumoniae mouse model [19]. Intratumoral injection of live P. acnes was successful in increasing the antitumor Th1 immune response in a melanoma mouse model [20]. A P. acnes vaccine improved glomerulosclerosis in a mouse model via a Th1 response [21]. Several vaccine studies have also utilized P. acnes as an adjuvant. A microparticle preparation of P. acnes cell wall increased Th1 response to vaccination [22], and heat-killed P. acnes increased activation of B-1 lymphocytes [23].P. acnes remains a largely understudied organism, with little information available to investigate additional vaccine candidates. Only four studies have covered the P. acnes proteome, none of which were comprehensive. Holland et al. examined the secreted proteome of several types of P. acnes, discovering interesting differences between types [24]. Dekio et al. identified several proteins expressed by P. acnes in anaerobic and microaerophilic conditions, but not aerobic conditions [25]. Mak et al. assessed the surface proteome of P. acnes using trypsin shaving, comparing it to other Propionibacterium species [26]. Bek-Thomsen et al. examined the proteome of sebaceous follicular casts, which included several P. acnes proteins [27]. However, none of these stu

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การวิเคราะห์พื้นผิวที่หลั่งและโปรตีนในเซลล์ของสิว Propionibacterium ยาง Yua b, แจ็คสัน Champera เจนนี่คิค, แสดงเพิ่มเติมดอย: 10.1016 / j.euprot.2015.06.003 รับสิทธิและเนื้อหาภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ไฮไลท์•เราปริมาณหลั่งผนังเซลล์เมมเบรนและโปรตีน cytosolic พีสิว. • 531 โปรตีนที่ถูกระบุและวิเคราะห์สำหรับการแปลและการทำงาน. •โปรตีนผิวหลายคนถูกระบุว่าเป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพวัคซีน. บทคัดย่อสิว Propionibacterium มีบทบาทสำคัญ ในสิวและโรคอื่น ๆ แต่ความเข้าใจในกลไกการเกิดโรคที่แท้จริงของพีสิวจะถูก จำกัด การศึกษาน้อยมีการสอบสวนโปรตีนซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาวัคซีน ที่นี่เราจะครอบคลุมการตรวจสอบโปรตีนของสายพันธุ์พีสิว ATCC 6919 ที่รวมถึงการหลั่งผนังเซลล์เมมเบรนและเศษส่วน cytosolic ในสามประเภทของสื่อการเจริญเติบโต รวม 531 โปรตีนถูกวัดโดยใช้สเปกโตรมิเตอร์มวล Orbitrap และจัดหมวดหมู่ bioinformatically สำหรับการแปลและการทำงาน หลายแห่งรวมถึง PPA1939, พื้นผิวที่แสดงความสูงและโปรตีนที่หลั่งถูกระบุว่าเป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพวัคซีน. กราฟิกนามธรรมภาพรูปป้ายกำกับตัวเลือกรูปคำสิว; โปรตีน; มวลสาร; ผนังเซลล์1 บทนำสิวเป็นโรคอักเสบของหน่วย pilosebaceous ที่มีอย่างน้อย 85% ชุกในหมู่เด็กอายุ 12-24 ปีก็สามารถทำให้เกิดรอยแผลเป็นในระยะยาวและมีผลกระทบทางจิตวิทยาที่สำคัญกับบุคคล [1] กรัมบวกชนิดใช้ออกซิเจนสิว Propionibacterium ได้รับแบบดั้งเดิมที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาของสิว [2] นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีนัยสำคัญในการติดเชื้อของต่อมลูกหมาก [3] ข้อต่อเทียม [4] รากฟันเทียมผ่าตัดอื่น ๆ [5] แผ่นกระดูกสันหลัง [6] และการติดเชื้อโรคตา [7] แต่น่าเสียดายที่แบคทีเรียในหลายกรณีมีความทนทานต่อยาปฏิชีวนะ [8] และ [9] และการรักษาอื่น ๆ มักจะมีผู้ป่วยปฏิบัติตามต่ำ [10] ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องมีอยู่สำหรับวิธีการใหม่ในการพัฒนาวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นกับสิวพีและมีผลข้างเคียงน้อยลง. วัคซีนอาจจะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันหลายประเภทของการติดเชื้อที่เกิดจากสิวพี [11] และ [12 ] การศึกษาที่ผ่านมาหลายคนได้รับการตรวจสอบเป็นไปได้นี้ แอนติบอดีที่สร้างขึ้นโดยการฉีดวัคซีน intranasal เมาส์ของสิวความร้อนฆ่าพีพีลดสิวที่เกิด IL-8 การอักเสบและเป็นพิษใน sebocytes [13] แต่การศึกษาครั้งนี้ใช้ในหลอดทดลองระบบการทดลอง การฉีดวัคซีนกับสิวความร้อนฆ่าพีลดความรุนแรงของโรคและการอักเสบในพีสิวหูรูปแบบเมาส์การติดเชื้อ กลุ่มเดียวกันสร้างแอนติบอดีต่อสิวผิวพี sialidase [14] ซึ่งมีผลที่คล้ายกันใน sebocytes การฉีดวัคซีนกับ sialidase เมื่อ [14] เช่นเดียวกับคริสตี้แอตกินส์-เคี้ยว-ปีเตอร์สัน (CAMP) ปัจจัยที่ 2 [15] และ [16] นอกจากนี้ยังประสบความสำเร็จในการลดการอักเสบติดเชื้อที่หูในเมาส์ อย่างไรก็ตามรูปแบบเมาส์นี้ไม่จำเป็นต้องเป็นตัวแทนของสภาพแวดล้อมในสิวซึ่งในการตอบสนองการอักเสบอาจทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่งที่ชัดเจนได้อย่างรวดเร็วสิวพีหรือเลวลงรัฐโรค ดีกว่าในรูปแบบร่างกายเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตรวจสอบเพิ่มเติมวัคซีน. นอกจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นป้องกันกับสิว, วัคซีนพีสิวที่ใช้ยังอาจมีผลประโยชน์อื่น ๆ ความร้อนฆ่าพีลดสิวโรคผิวหนังภูมิแพ้ในรูปแบบเมาส์และเพิ่มจำนวนของ Th1 และเซลล์ Treg ในม้าม [17] พีความร้อนฆ่าวัคซีนสิวก็ยังข้ามป้องกันการติดเชื้อในปอด Actinobacillus เมาส์และรูปแบบหมูกระตุ้นให้เกิดภูมิคุ้มกันข้ามปฏิกิริยา [18] พีสิวเฉพาะโปรตีนที่ก่อให้เกิดภูมิคุ้มกันข้ามปฏิกิริยาและการป้องกันในรูปแบบเอปอดเมาส์ [19] ฉีด intratumoral พีสิวสดก็ประสบความสำเร็จในการเพิ่ม Th1 ต้านตอบสนองของภูมิคุ้มกันในรูปแบบเมาส์เนื้องอก [20] พีดีขึ้นสิว Glomerulosclerosis วัคซีนในรูปแบบเมาส์ผ่านการตอบสนอง Th1 [21] การศึกษาวัคซีนหลายคนยังใช้เป็นสิวพีเสริม เตรียม microparticle พีผนังเซลล์สิวเพิ่มขึ้นการตอบสนองต่อการฉีดวัคซีน Th1 [22] และความร้อนฆ่าสิวพีเพิ่มขึ้นกระตุ้นการทำงานของ B-1 เซลล์เม็ดเลือดขาว [23]. พี สิวยังคงเป็นสิ่งมีชีวิต understudied ส่วนใหญ่มีข้อมูลเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มีอยู่ในการตรวจสอบผู้สมัครวัคซีนเพิ่มเติม เพียงสี่การศึกษาได้ครอบคลุมพีสิวโปรตีนไม่มีใครที่มีความครอบคลุม ฮอลแลนด์ et al, ตรวจสอบโปรตีนที่หลั่งมาจากหลายประเภทของสิวพีค้นพบความแตกต่างระหว่างประเภทที่น่าสนใจ [24] Dekio et al, ระบุโปรตีนหลายแสดงโดยพีสิวในแบบไม่ใช้ออกซิเจนและเงื่อนไข microaerophilic แต่ไม่เงื่อนไขแอโรบิก [25] หมาก et al, ประเมินโปรตีนพื้นผิวของสิวพีโดยใช้โกนหนวด trypsin เปรียบเทียบกับสายพันธุ์อื่น ๆ Propionibacterium [26] เบค-et al, ทอมเซ่น การตรวจสอบโปรตีนของบรรยากาศ follicular ไขมันซึ่งรวมถึงโปรตีนหลายพีสิว [27] แต่ไม่มี STU เหล่านี้