Differentially represented proteins in response to infection with Mycobacterium tuberculosis identified by quantitative serum proteomics in Asian elephants

Abstract

Tuberculosis is a major global concern. Tuberculosis in wildlife is a risk for zoonotic transmission and becoming one of the challenges for conservation globally. In elephants, the number of cases is likely rising. The aim of this study was to identify proteins related to tuberculosis infection in elephants, which could then be used for the development of diagnostic tools and/or vaccines. A serum proteomics approach was used to characterize differentially represented proteins in response to Mycobacterium tuberculosis in Asian elephants (Elaphas maximus). Blood samples were collected from eight elephants, four of which were antibody positive for tuberculosis and four were antibody negative. Proteomics analysis identified 26 significantly dysregulated proteins in response to tuberculosis. Of these, 10 (38%) were identified as immunoglobulin and 16 (62%) as non-immunoglobulin proteins. The results provided new information on the antibody response to mycobacterial infection and biomarkers associated with tuberculosis and protective response to mycobacteria in Asian elephants. Protective mechanisms included defense against infection (Alpha- 1-B glycoprotein A1BG, Serpin family A member 1 SERPINA1, Transthyretin TTR), neuroprotection (TTR), and reduced risks of inflammation, infections, and cancer (SERPINA1, Keratin 10 KRT10). Using a translational biotechnology approach, the results provided information for the identification of candidate diagnostic, prognostic, and protective antigens for monitoring and control of tuberculosis in Asian elephants.La tuberculosis es una de las principales preocupaciones a nivel mundial. La tuberculosis en la fauna salvaje es un riesgo de transmisión zoonótica y se está convirtiendo en uno de los retos de la conservación a nivel mundial. En los elefantes, es probable que el número de casos aumente. El objetivo de este estudio era identificar las proteínas relacionadas con la infección por tuberculosis en los elefantes, que podrían utilizarse para el desarrollo de herramientas de diagnóstico y/o vacunas. Se utilizó un enfoque de proteómica sérica para caracterizar las proteínas representadas diferencialmente en respuesta a Mycobacterium tuberculosis en elefantes asiáticos (Elaphas maximus). Se recogieron muestras de sangre de ocho elefantes, cuatro de los cuales dieron positivo a los anticuerpos de la tuberculosis y cuatro fueron negativos a los anticuerpos. El análisis proteómico identificó 26 proteínas significativamente desreguladas en respuesta a la tuberculosis. De ellas, 10 (38%) se identificaron como inmunoglobulinas y 16 (62%) como proteínas no inmunoglobulínicas. Los resultados aportaron nueva información sobre la respuesta de los anticuerpos a la infección micobacteriana y los biomarcadores asociados a la tuberculosis y la respuesta protectora a las micobacterias en los elefantes asiáticos. Los mecanismos de protección incluían la defensa contra la infección (glicoproteína alfa-1-B, miembro 1 de la familia A de las serpinas SERPINA1, transtiretina TTR), la neuroprotección (TTR) y la reducción del riesgo de inflamación, infecciones y cáncer (SERPINA1, queratina 10 KRT10). Utilizando un enfoque de biotecnología traslacional, los resultados proporcionaron información para la identificación de antígenos candidatos de diagnóstico, pronóstico y protección para el seguimiento y control de la tuberculosis en elefantes asiáticos