陳佳園，顧取良，鄶一賀，歐意桃，鄭凌云，王麗京，李衛(wèi)東

醫(yī)學(xué)研究

共分子伴侶SGTα的二級結(jié)構(gòu)及其B細胞抗原表位預(yù)測

陳佳園1，顧取良2，鄶一賀1，歐意桃1，鄭凌云2，王麗京1，李衛(wèi)東3

(廣東藥學(xué)院1.血管生物學(xué)研究所；2.基礎(chǔ)學(xué)院；3.健康學(xué)院，廣東廣州510006)

目的預(yù)測共分子伴侶SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)及其潛在的B細胞抗原表位特性。方法以NCBI的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中得到的人SGTα蛋白氨基酸序列為基礎(chǔ)，利用PSIPRED、ProtScale、IEDB及Bepipred等生物信息學(xué)在線資源分析其二級結(jié)構(gòu)特征及親水性、表面可及性、柔韌性和抗原指數(shù)等，并與其同源物SGTβ進行比對，預(yù)測人SGTα蛋白可能的B細胞線性抗原表位。結(jié)果SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)組成元件主要為α-螺旋和無規(guī)卷曲。潛在的B細胞線性抗原表位存在于69～87、207～211、263～269區(qū)段；經(jīng)與SGTβ蛋白序列比對，SGTα蛋白的N端69～87區(qū)段，即KEMPQDLRSPARTPPSEED肽段可能為人SGTα 的B細胞抗原優(yōu)勢表位。結(jié)論通過對人SGTα蛋白進行生物信息學(xué)分析獲得了SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)和潛在的B細胞抗原表位，為進一步利用合成肽制備抗SGTα的抗體提供了依據(jù)。

SGTα；抗原表位；生物信息學(xué)分析

共分子伴侶SGTα[small glutamine-rich tetratricopeptide repeat(TPR)-containing protein alpha]最初是從酵母雙雜交體系篩選中發(fā)現(xiàn)的一種能與細小病毒非結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)合的蛋白，結(jié)構(gòu)上屬于TPR超家族成員[1]。TPR超家族蛋白的生物學(xué)功能很廣泛，參與細胞周期、蛋白轉(zhuǎn)運和宿主細胞防御等各種不同生物學(xué)過程[2]。人 SGTα的異構(gòu)體同源物為SGTβ，二者同源性約60%，但目前相關(guān)研究主要集中于SGTα。自從發(fā)現(xiàn)多囊卵巢綜合征的易患性與SGTα的基因多態(tài)性存在關(guān)聯(lián)以來，SGTα在腫瘤發(fā)生發(fā)展中可能的作用開始成為新的研究熱點[3]。最近Xue等[4]研究發(fā)現(xiàn)SGTα高表達與非小細胞肺癌的組織分化程度及臨床分期存在顯著相關(guān)性，Yang等[5]報道了SGTα高表達與食管鱗狀細胞癌病理分級存在相關(guān)性，Zhu等[6]則發(fā)現(xiàn)SGTα高表達與乳腺癌組織病理分級存在相關(guān)性，這些結(jié)果均提示SGTα有可能成為癌癥患者預(yù)后的一個新標記物。本文利用生物信息學(xué)在線軟件對人SGTα蛋白的氨基酸序列組成特征進行分析，綜合預(yù)測SGTα蛋白的B細胞抗原表位，為利用合成肽制備抗SGTα的抗體及其生物學(xué)功能研究提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

從NCBI蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲得SGTα(Accession: NP＿003012.1)和SGTβ(Accession:NP＿061945.1)的氨基酸序列。應(yīng)用PSIPRED軟件分析SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)(http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/)，按Hopp-Woods方案預(yù)測其親水性(http://www. expasy.org/cgi-bin/protscale)，按Emini方案預(yù)測其表面可及性、Karplus-Schulz方案預(yù)測其柔韌性(http://tools.immuneepitope.org/bcell/)，利 用Bepipred 1.0分析其抗原位點(http://www.cbs.dtu. dk/services/BepiPred/)，應(yīng)用Blast程序比對SGTα 和SGTβ的同源序列。綜合各參數(shù)預(yù)測結(jié)果的重疊區(qū)域，預(yù)測人SGTα蛋白可能的B細胞線性抗原特異表位。各軟件工具的參數(shù)設(shè)置若無特別說明均取默認值。

2 結(jié)果

2.1 人SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

PSIPRED軟件的分析結(jié)果顯示，人SGTα蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要由α-螺旋(約63%)和無規(guī)則卷曲(約37%)組成。SGTα蛋白的無規(guī)卷曲散在分布，主要位于第21～26、44～57、67～87、120～125、154～159、208～220、253～266、301～313位氨基酸(見圖1)。

2.2 人SGTα蛋白的B細胞抗原表位的單參數(shù)預(yù)測結(jié)果

人SGTα蛋白的氨基酸序列親水性、表面可及性、柔韌性和抗原指數(shù)預(yù)測結(jié)果分別見圖2～圖5。2.3 人SGTα與SGTβ蛋白序列比對

人SGTα蛋白與其同源物SGTβ蛋白的氨基酸序列Blast比對結(jié)果如圖6。 2.4 人SGTα蛋白B細胞抗原表位的綜合預(yù)測結(jié)果

對親水性、表面可及性、柔韌性和抗原指數(shù)的預(yù)測結(jié)果綜合分析，人SGTα蛋白69～87、207～211、263～269肽段用多種參數(shù)分析得到了基本一致的結(jié)果，結(jié)合二級結(jié)構(gòu)特征，排除氨基酸數(shù)目太少、無法構(gòu)成抗原表位的區(qū)段，同時考慮人SGTα與SGTβ蛋白的同源性，得到人 SGTα蛋白 69～87區(qū)段即KEMPQDLRSPARTPPSEED肽段可能為其B細胞抗原優(yōu)勢表位(表1)。

圖1 PSIPRED軟件分析人SGTα蛋白二級結(jié)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果Figure 1 Prediction of secondary structure of SGTα protein by PSIPRED

圖2 SGTα蛋白的親水性分析結(jié)果Figure 2 Prediction of hydrophilicity of SGTα protein

圖3 SGTα蛋白的表面可及性分析結(jié)果Figure 3 Prediction of surface accessibility of SGTα protein

圖4 SGTα蛋白的柔韌性分析結(jié)果Figure 4 Prediction of average flexibility of SGTα protein

圖5 SGTα蛋白的Bepipred抗原指數(shù)分析結(jié)果Figure 5 Prediction of antigenicity of SGTα protein by Bepipred

圖6 人SGTα與SGTβ蛋白的序列比對分析結(jié)果Figure 6 Homology analysis of human SGTα and SGTβ

表1 應(yīng)用不同方法綜合預(yù)測人SGTα蛋白B細胞抗原表位Table 1 Location of B cell epitopes for human SGTα predicted by combining methods

3 討論

應(yīng)用生物信息學(xué)方法預(yù)測蛋白質(zhì)的B細胞抗原表位，再通過人工合成相應(yīng)肽段進行動物免疫，對于表位疫苗設(shè)計、診斷抗體試劑和生物活性藥物開發(fā)等具有重要的指導(dǎo)意義。從空間結(jié)構(gòu)上看，B細胞抗原表位分為連續(xù)氨基酸組成的線性表位和空間構(gòu)象性表位。由于目前各種抗原構(gòu)象性表位可獲得的數(shù)據(jù)遠遠少于線性表位，因此B細胞抗原性表位預(yù)測方法主要集中于線性表位，而基于蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)來預(yù)測構(gòu)象性表位的方法則較少[8]。

由于SGTα表達變化與多種腫瘤預(yù)后有關(guān)，并且SGTα在炎癥發(fā)生發(fā)展中也可能發(fā)揮重要的作用[9]，因此，SGTα有可能成為癌癥的預(yù)后標記物和治療炎癥性疾病的新靶點。本研究以人SGTα的一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過多參數(shù)分析預(yù)測SGTα的B細胞抗原表位。對其親水性、表面可及性、柔韌性和二級結(jié)構(gòu)的綜合分析結(jié)果顯示，人SGTα蛋白可能的B細胞抗原表位位于69～87、207～211和263～269氨基酸區(qū)段，這些肽段具有較高的親水性和柔韌性，可及性較強，在二級結(jié)構(gòu)上屬于無規(guī)卷曲，有利于與抗體結(jié)合，且與BepiPred結(jié)合氨基酸的性質(zhì)和隱形馬爾可夫模型的預(yù)測結(jié)果也相符[10]。其中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的分析采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的PSIPRED預(yù)測服務(wù)器，該方法平均準確性達80%，分析結(jié)果亦與基于混合方法的SOPMA軟件預(yù)測結(jié)果基本一致[11]。SGTβ是SGTα的同源異構(gòu)物，二者同源性約60%。關(guān)于SGTβ的研究較少，Zhang等[12]報道SGTβ低表達與肝癌組織病理分級和預(yù)后存在相關(guān)性。因此本研究對人SGTα和SGTβ二者蛋白質(zhì)序列進行比對，從上述3個候選區(qū)段中篩選了特異性較高的潛在表位肽段。另外，SGTα蛋白所含的3個TPR保守結(jié)構(gòu)域分別位于91～124、125～158、159～192，能介導(dǎo)與其他蛋白質(zhì)的相互作用，而最終選取的肽段位于69～87，無交叉重疊區(qū)段。進一步對其在NCBI上比對分析，該肽段序列沒有在其他TRP超家族成員中搜索到，證實了其高特異性。本研究對人SGTα蛋白的B細胞抗原線性表位進行預(yù)測的結(jié)果尚需要進一步通過相關(guān)合成肽的免疫實驗來驗證。

[1]CZIEPLUCH C，KORDES E，POIREY R，et al.Identification of a novel cellular TPR-containing protein，SGT，that interacts with the nonstructural protein NS1 of parvovirus H-1[J].J Virol，1998，72(5):4149-4156.

[2]ALLAN R K，RATAJCZAK T.Versatile TPR domains accommodate different modes of target protein recognition and function[J].Cell Stress Chaperones，2011，16(4): 353-367.

[3]GOODARZI M O，XU Ning，CUI Jinrui，et al.Small glutamine-rich tetratricopeptide repeat containing protein alpha(SGTA)，a candidate gene for polycystic ovary syndrome[J].Hum Reprod，2008，23(5):1214-1219.

[4]XUE Qun，LV Liting，WAN Chunhua，et al.Expression and clinical role of small glutamine-rich tetratricopeptide repeat (TPR)-containing protein alpha(SGTA)as a novel cell cycle protein in NSCLC[J].J Cancer Res Clin Oncol，2013，139(9):1539-1549.

[5]YANG Xiaojing，CHENG Lei，LI Mei，et al.High expression of SGTA in esophageal squamous cell carcinoma correlates with proliferation and poor prognosis[J].J Cell Biochem，2014，115(1):141-150.

[6]ZHU Ting，JI Zhengxiang，XU Caixia，et al.Expression and prognostic role ofSGTA in human breastcarcinoma correlates with tumor cell proliferation[J].J Mol Histol，2014，45(6):665-677.

[7]BUCHAN D W，MINNECI F，NUGENT T C，et al. Scalable web services for the PSIPRED protein analysis workbench[J].Nucleic Acids Res，2013，41(W1):W340-W348.

[8]張萃，梅儷凡，盧文菊，等.瞬時受體電位陽離子通道蛋白6合成肽的設(shè)計與合成[J].廣東藥學(xué)院學(xué)報，2011，27(5):514-517.

[9]顧取良，黃韌，胡曦文，等.SGT基因在小鼠深靜脈血栓形成中的作用[J].臨床與實驗病理學(xué)雜志，2014，30 (5):501-505.

[10]LARSEN J E，LUND O，NIELSEN M.Improved method for predicting linear B-cell epitopes[J].Immunome Res，2006(2):2.

[11]顧取良，陳佳園，鄶一賀，等.SGTA基因及其蛋白的生物信息學(xué)分析[J].生物技術(shù)，2015，25(2):138-142.

[12]ZHANG Jing，LU Cuihua，HE Song，et al.Decreased expression of Small glutamine-rich tetratricopeptide repeatcontaining protein(SGT)correlated with prognosis of Hepatocellular carcinoma[J].Neoplasma，2014，61(1): 83-89.

(責任編輯:幸建華)

Prediction of the secondary structure and B-cell epitopes of human SGTα

CHEN Jiayuan1，GU Quliang2，KUAI Yihe1，OU Yitao1，ZHENG Lingyun2，WANG Lijing1，LI Weidong3
(1.Vascular Biology Research Institute；2.School of Basic Sciences；3.School of Health Sciences，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China)

ObjectiveTo predict the secondary structure and B-cell epitopes of human SGTα.MethodsBased on the SGTα amino acid sequence，the secondary structure，hydrophilicity，accessibility，flexibility and antigenicity indexes of human SGTα were analyzed with bioinformatics tool and network servers. Moreover，the sequence of human SGTα was aligned with its homologue SGTβ.The B-cell linear epitopes of SGTα were predicted by analyzing the results from these methods.ResultsThe predicted B-cell epitopes of human SGTα were most likely located at the N-terminal region of 69～87 aa.ConclusionThe predicted secondary structure and B-cell epitopes provide the basis for developing antibodies against human SGTα.

SGTα；epitope；bioinformatics analysis

R392

:A

10.3969/j.issn.1006-8783.2015.05.021

1006-8783(2015)05-0652-04

2015-06-11

國家自然科學(xué)基金項目(31100852；31200861)

陳佳園(1990—)，男，2013級碩士研究生，Email:chenjiayuan2015＠163.com；通信作者:李衛(wèi)東(1962—)，男，博士，教授，主要從事胃腸動力學(xué)的中西醫(yī)結(jié)合基礎(chǔ)研究，Email:gylwd26＠163.com。

時間:2015-09-28 14:49

http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.R.20150928.1449.002.html