Abstract The structure and conformation adopted by protein vaccine antigens significantly influence the exposure of their antigenic determinants. Structural knowledge of antigens in native state could drive the design of recombinant vaccines that resemble their cognate native forms, although such information is often difficult to obtain, particularly for membrane proteins. Here, we assessed the structural and functional features of the native Neisseria Adhesin A (NadA), a meningococcal trimeric outer membrane protein included as soluble recombinant antigen in the 4CMenB vaccine. We used hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) to generate a structural model of NadA and to compare the fold and structural dynamics of the recombinant NadA as soluble vaccine form, and the native NadA in situ , as embedded in meningococcal outer membrane vesicles (OMVs), complementing the HDX data with electron microscopy imaging. While their overall structures are similar, conformational differences between the two forms were observed. Especially, OMV- embedded NadA appears more susceptible to trimer opening than its cognate soluble antigen, suggesting that NadA in its native membrane could display a larger antigenic surface. Accordingly, we show that mice immunized with OMV-embedded NadA elicited antibodies with superior bactericidal activity and capable of better preventing bacterial adhesion compared to the soluble antigen. Collectively, these data support the hypothesis that protein vaccine antigens presented in native-like environments can elicit a more potent immune response than recombinant forms.

Neisserial adhesin A (NadA) is a meningococcal surface protein included as recombinant antigen in 4CMenB, a protein-based vaccine able to induce protective immune responses against

Abstract A yet unresolved challenge in structural biology is to quantify conformational states of proteins underpinning function. This challenge is particularly acute for membrane proteins owing to the difficulties in stabilising them for i n vitro studies. To address this challenge, we present here an integrative strategy that combines hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) with ensemble modelling. We benchmark our strategy on wild type and mutant conformers of XylE, a prototypical member of the ubiquitous Major Facilitator Superfamily (MFS) of transporters. Next, we apply our strategy to quantify conformational ensembles of XylE embedded in different lipid environments and identify key lipid contacts that modulate protein conformations. Further application of our integrative strategy to substrate-bound and inhibitor-bound ensembles, allowed us to unravel protein-ligand interactions contributing to the alternating access mechanism of secondary transport in atomistic detail. Overall, our study highlights the potential of integrative HDX-MS modelling to capture, accurately quantify and subsequently visualise co-populated states of membrane proteins in association with mutations and diverse substrates and inhibitors. For Table of Content Only

Abstract Abdala is a COVID-19 vaccine produced in Pichia pastoris and is based on the receptor-binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike. Abdala is currently approved for use in multiple countries with clinical trials confirming its safety and efficacy in preventing severe illness and death. Although P. pastoris is used as an expression system for protein-based vaccines, yeast glycosylation remains largely uncharacterised across immunogens. Here, we characterise N-glycan structures and their site of attachment on Abdala and show how yeast-specific glycosylation decreases binding to the ACE2 receptor and a receptor-binding motif (RBM) targeting antibody compared to the equivalent mammalian-derived RBD. Reduced receptor and antibody binding is attributed to changes in conformational dynamics resulting from N-glycosylation. These data highlight the critical importance of glycosylation in vaccine design and demonstrate how individual glycans can influence host interactions and immune recognition via protein structural dynamics.