西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位預測

陳曉+李欣芹

【摘要】目的：預測西尼羅病毒E蛋白的B 細胞表位。方法：根據西尼羅病毒E蛋白基因組序列，采用Kyte-Doolittle 的親水性方案、Emini 方案和Jameson-Wolf 抗原指數方案，輔以對E蛋白的二級結構中的柔性區域的分析，預測西尼羅病毒E蛋白的B 細胞表位。結果：最后推測西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位最有可能位于N端第35-42，147-156，191-198，226-249，329-337，375-382區段，另外E蛋白N端第275-284，313-320，396-403區段也可能存在B細胞表位。結論：應用多參數預測E蛋白的B 細胞表位，為進一步研究西尼羅病毒的蛋白特征、研制疫苗和制備單克隆抗體奠定了基礎。

【關鍵詞】西尼羅病毒；E蛋白；B 細胞表位

【中圖分類號】R373.9 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-6851（2017）06-0-01

1.材料與方法

1.1 西尼羅病毒Chin-01株E蛋白氨基酸序列

根據西尼羅病毒Chin-01株基因序列（Accession Number： AY490240）推導出E蛋白氨基酸序列，共有501個氨基酸殘基（圖1）。

1.2 西尼羅病毒E蛋白的二級結構預測

采用Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案預測蛋白質的二級結構，各參數的意義參見文獻[1]。

1.3 西尼羅病毒E蛋白B細胞表位預測

采用Kyte-Doolittle方案預測西尼羅病毒E蛋白親水性。采用Emini方案預測西尼羅病毒E蛋白表面可及性。采用Jameson-Wolf 方案預測西尼羅病毒E蛋白抗原性指數。各參數的意義參見文獻[2]。對上述方案綜合比較分析，結合吳玉章[3]建立的20 種殘基抗原性指數（Antigenic Index， AI）對預測的表位進行綜合評判。

2.結果

2.1 西尼羅病毒E蛋白的二級結構預測結果

Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案預測的E蛋白二級結構結果不盡相同（參見圖2～圖4）。

將Garnier-Robson方案和Chou-Fasman方案預測的α螺旋區域和β折疊區域進行比較，兩種方案同時預測的區域形成西尼羅病毒E蛋白α螺旋和β折疊的可能大。將Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案預測的柔性結構區域進行比較，三種方案同時預測的區域形成西尼羅病毒E蛋白二級結構柔性結構的可能大。

綜合分析提示西尼羅病毒E蛋白的柔性結構區域位于N端第8， 15-17， 27， 36-38， 100-101， 103-104， 109-112， 145-147， 152-155， 173， 175， 181， 192-195， 226-230， 257， 276-277， 298-299， 317-320， 334-335， 377-381， 389， 399-401， 430-432， 439區段，這些區域較容易形成B細胞表位。

2.2 西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位預測結果

按Kyte-Doolittle方案預測西尼羅病毒E蛋白親水性，按Emini方案預測西尼羅病毒E蛋白表面可及性以及按Jameson-Wolf 方案預測西尼羅病毒E蛋白抗原性指數的結果參見圖5～圖7。

對蛋白的親水性、表面可及性和抗原性指數篩選出的區段進行分析，若其內部或附近區段又具有柔性結構，則較有可能為B細胞表位。綜合分析上述預測結果，選取具有較好親水性、表面可及性和較高抗原性指數且在二級結構上含有易形成抗原表位的轉角和不規則卷曲結構的區段，最后推測西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位可能位于N端第5-13， 35-42， 147-156， 172-184， 191-198， 226-249， 275-284， 286-300， 313-320， 329-337， 375-382， 387-394， 396-403區段。

3.討論

近年來，西尼羅病毒所引起的感染性疾病在許多國家暴發流行，引起了人類的恐慌和巨大的經濟損失。西尼羅病毒在一些地區已經演變成一種致命的季節性傳染病，夏天開始發作，一直延續到秋天。目前西尼羅病毒廣泛分布于非洲、歐洲、澳洲、亞洲、中東、北美、加勒比海和中美洲及南美洲等地。病毒感染潛伏期通常為2～14天，人類感染西尼羅病毒后大多數沒有癥狀為隱性感染（60%～80%），少部分表現為西尼羅熱（20%～40%），極少數發展成嚴重的神經系統感染性疾病（<1%），如西尼羅腦膜炎、西尼羅腦炎、急性弛緩性麻痹等，甚至死亡。西尼羅病毒（Chin-01株）包膜蛋白E，全長501個氨基酸，位于病毒顆粒表面，在病毒吸附、與宿主細胞膜融合以及病毒組裝過程中具有重要的作用。對E蛋白的結構與功能研究，有助于我們了解西尼羅病毒與宿主細胞間的相互作用和致病的分子機制，為西尼羅病毒病的特異性診斷、疫苗研究和抗病毒藥物的設計提供理論依據。

蛋白質抗原表位分析是研究抗原抗體反應機制的基礎，是研制多肽疫苗和新型藥物的依據。隨著分子免疫學與免疫信息學的發展，人們根據與抗原表位有關蛋白質的序列或結構特征建立了很多方法，實現對蛋白質結構和功能的預測。目前常用的B細胞蛋白抗原表位預測方法包括親水性方案、可及性方案、抗原性方案、二級結構預測方案等。本研究聯合采用Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案對西尼羅病毒E蛋白的二級結構進行預測。將前兩種方案共同預測的α螺旋和β折疊區域視為西尼羅病毒E蛋白可能的α螺旋和β折疊區；將三種方案共同預測的柔性結構區域視為西尼羅病毒E蛋白可能的柔性結構區。由于α螺旋、β折疊的化學鍵鍵能較高、結構牢固、不適合作為抗原表位，而β轉角和無規卷曲是比較松散的結構，易于發生形變，以突出到蛋白表面，有利于與抗體結合，因此這些柔性結構區域有成為抗原表位的可能性[4]。再根據Kyte-Doolittle親水性方案、Emini表面可及性方案和Jameson-Wolf 抗原性指數方案分別預測西尼羅病毒E蛋白的B細胞抗原表位，選取具有較好親水性、表面可及性和較高抗原性指數且在二級結構上含有易形成抗原表位的轉角和不規則卷曲結構的區段，輔以吳玉章建立的20 種殘基抗原性指數對預測的表位進行綜合評判。最后推測西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位最有可能位于N端第35-42， 147-156， 191-198， 226-249， 329-337， 375-382區段，即這些區段為B細胞表位的優勢區段。另外E蛋白N端第275-284， 313-320， 396-403區段也可能存在B細胞表位。

本研究對西尼羅病毒E蛋白的B細胞表位進行了初步篩選，為西尼羅病毒的疫苗的研制和單克隆抗體的制備奠定了基礎。由于抗原表位還與蛋白質的高級結構密切相關，目前應用的以氨基酸為基礎的預測方法存在一定的局限性，需要通過進一步的實驗結果對預測的B細胞表位加以驗證。

參考文獻

[1]Garnier J，Osguthorpe DJ，Robson B.Analysis of the accuracy and implications of simple methods for predicting the secondary structure of globular proteins[J].J Mol Biol，1978；120（1）：97-120.

[2]Kyte J，Doolittle RF.A simple method for displaying the hydropathic character of a protein[J].J Mol Biol，1982；157（1）：105-132.

[3]吳玉章，朱錫華.一種病毒蛋白B細胞表位預測方法的建立[J].科學通報，1994；39（24）：2275-2279.

[4]毛華偉，趙曉東.人類偏肺病毒F蛋白的B細胞表位預測[J].免疫學雜志，2006；22（3）：289-293.

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