Identification of Plasmodium knowlesi Merozoite Surface Protein-119 (PkMSP-119 ) novel binding peptides from a phage display library

Trop Med Int Health. 2020 Feb;25(2):172-185. doi: 10.1111/tmi.13348. Epub 2019 Dec 18.

Abstract

Objective: Plasmodium knowlesi, the fifth human malaria parasite, has caused mortality in humans. We aimed to identify P. knowlesi novel binding peptides through a random linear dodecapeptide phage display targeting the 19-kDa fragment of Merozoite Surface Protein-1 protein.

Methods: rPkMSP-119 protein was heterologously expressed using Expresso® Solubility and Expression Screening System and competent E. cloni® 10G cells according to protocol. Three rounds of biopanning were performed on purified rPkMSP-119 to identify binding peptides towards rPkMSP-119 using Ph.D.™-12 random phage display library. Binding sites of the identified peptides to PkMSP-119 were in silico predicted using the CABS-dock web server.

Results: Four phage peptide variants that bound to PkMSP-119 were identified after three rounds of biopanning, namely Pkd1, Pkd2, Pkd3 and Pkd4. The sequences of both Pkd1 and Pkd2 consist of a large number of histidine residues. Pkd1 showed positive binding signal with 6.1× vs. BSA control. Docking results showed that Pkd1 and Pkd2 were ideal binding peptides for PkMSP-119 .

Conclusion: We identified two novel binding peptides of PkMSP-119 , Pkd1 (HFPFHHHKLRAH) and Pkd2 (HPMHMLHKRQHG), through phage display. They provide a valuable starting point for the development of novel therapeutics.

Objectif: Plasmodium knowlesi, le cinquième parasite du paludisme humain, cause la mortalité chez l'homme. Nous avons cherché à identifier les nouveaux peptides de liaison de P. knowlesi par le biais d'une présentation linéaire aléatoire de phages dodécapeptidiques ciblant le fragment de 19 kDa de la protéine-1 de surface du mérozoïte. MÉTHODES: La protéine rPkMSP-119 a été exprimée de façon hétérologue en utilisant le système de criblage de solubilité et d'expression Expresso® et des cellules compétentes E. cloni® 10G conformément au protocole. Trois cycles de biopanning ont été effectués sur rPkMSP-119 purifié pour identifier les peptides de liaison sur rPkMSP-119 en utilisant la banque de présentation aléatoires de phages Ph.D.™-12. Les sites identifiés de liaison des peptides à PkMSP-119 ont été prédits in silico en utilisant le Web serveur CABS-dock. RÉSULTATS: Quatre variantes de peptides phagiques qui se lient à PkMSP-119 ont été identifiées après trois cycles de biopanning, à savoir Pkd1, Pkd2, Pkd3 et Pkd4. Les séquences de Pkd1 et Pkd2 consistent en un grand nombre de résidus histidine. Pkd1 a montré un signal de liaison positif de 6,1 x par rapport au contrôle BSA. Les résultats d'amarrage ont montré que Pkd1 et Pkd2 étaient des peptides de liaison idéaux pour PkMSP-119 .

Conclusion: Nous avons identifié deux nouveaux peptides de liaison de PkMSP-119 , Pkd1 (HFPFHHHKLRAH) et Pkd2 (HPMHMLHKRQHG), grâce à la présentation de phages. Ils constituent un point de départ précieux pour le développement de nouvelles thérapies.

Keywords: Plasmodium knowlesi; Merozoite Surface Protein-1; Plasmodium knowlesi; binding peptides; peptides de liaison; phage display; protein-1 de surface du mérozoïte; présentation de phage.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Animals
  • Bacteriophages
  • Blotting, Western
  • DNA, Protozoan / analysis
  • Electrophoresis, Polyacrylamide Gel
  • Merozoite Surface Protein 1 / genetics*
  • Merozoite Surface Protein 1 / metabolism*
  • Molecular Docking Simulation
  • Plasmodium knowlesi / genetics*
  • Plasmodium knowlesi / metabolism*
  • Sequence Analysis, DNA

Substances

  • DNA, Protozoan
  • Merozoite Surface Protein 1

Associated data

  • GENBANK/MH433610