羊种布鲁氏菌OMP16蛋白结构的生物信息学分析

㊀
２０１９,３５(１
)中国人兽共患病学报
C h i n e s e J o u r n a l o f Z o o n o s e s
D O I :１０．３９６９/j
．i s s n ．１００２－２６９４．２０１８．００．２１４ 论㊀著
羊种布鲁氏菌O M P １６蛋白结构的生物信息学分析
李智伟１,２,张峰波３,卢佩佩１,２
,贾㊀斌３,周㊀延３,刘小双１,岳晓媚１,丁剑冰２
新疆维吾尔自治区自然科学基金(N o ．２０１８D ０１C ０９４);国家自然科学基金地区科学基金项目(N o ．８１５６０３２２)通讯作者:丁剑冰,E m a i l :d j b i n g
００２＠１６３．c o m ;O R C I D :００００Ｇ０００１Ｇ５５０６Ｇ７６６５
作者单位:１．
新疆维吾尔自治区人民医院临床检验中心,乌鲁木齐㊀８３０００１;
２．新疆医科大学基础医学院,乌鲁木齐㊀８３００１１;３．新疆医科大学第一附属医院,乌鲁木齐㊀８３００５４
摘㊀要:目的㊀使用生物信息学方法预测羊布鲁氏菌OM P １６蛋白的结构特点,
并预测可能的B 细胞和T 细胞优势表位.方法㊀从N C B I 数据库中获取羊布鲁氏菌的OM P １６蛋白的氨基酸序列.通过P r o t P a r a m 分析OM P １６蛋白的理化性质;利用D N A s t a r 和S OM P A 分析OM P １６蛋白二级结构;利用P h y
r e ２和R a s m o l 构建并分析OM P １６蛋白三级结构;利用I E D B ㊁D N A S t a r ㊁A B C p r e d 和B e p i P r e d 预测OM P １６蛋白的B 细胞抗原表位;利用S Y F P E I T H I 和I E D B 预测OM P １６蛋白的T 细胞抗原表位.结果㊀OM P １６蛋白有４２６个氨基酸序列,理论等电点为９．７２,原子组成为C ２０２６H ３２０９N ４９９O ５３６S １７,为稳定性疏水性蛋白.二级结构显示αＧ螺旋㊁βＧ折叠㊁βＧ转角和无规则卷曲分别是４０．６１％,１９．０１％,８．４５％和３１．９２％.预测出４个B 细胞优势表位,分别是９３Ｇ１０２,１８３Ｇ１８７,２７３Ｇ２８９,２９４Ｇ３０１;５个C T L 细胞优势表位,分别是６９Ｇ７７,１７５Ｇ１８３,２６７Ｇ２７５,３７３Ｇ
３８１,４０８Ｇ４１６;５个T h 细胞优势表位,分别是４Ｇ２０,３２Ｇ４６,６３Ｇ７７,３１６Ｇ３３０,３５２Ｇ３６６.结论㊀羊布鲁氏菌OM P １６蛋白结构中有４个B 细胞优势表位,５个C T L 细胞优势表位和５个T h 细胞优势表位,
为进一步为布鲁氏菌诊断和疫苗研究的奠定基础.关键词:布鲁氏菌;OM P １６蛋白;生物信息学;B 细胞表位;T 细胞表位
中图分类号:R ３９２．１２㊀㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀㊀文章编号:１００２－２６９４(２０１９)０１－００２１－０７
B i o i n f o r m a t i c s a n a l y
s i s o fO M P １６p r o t e i n s t r u c t u r e o f B r u c e l l am e l i t e n s i s L I Z h i Ｇw e i １,２,Z H A N GF e n g Ｇb o ３,L U P e i Ｇp
e i １,２,J I AB i n ３,Z HO U Y a n ３
,L I U X i a o Ｇs h u a n g １,Y U EX i a o Ｇm e i １,D I N GJ i a n Ｇb i n g
２
(１．C l i n i c a lL a b o r a t o r y C e n t e r ,t h eX i n j i a n g U y g u rA u t o n o m o u sR e g i o nP e o p l e `sH o s p i t a l ,U r u m q
i ８３０００１,C h i n a ;２．D e p a r t m e n t o f I mm u n o l o g y ,S c h o o l o f P r e c l i n i c a lM e d i c i n e ,X i n j i a n g M e d i c a lU n i v e r s i t y ,U r u m q
i ８３００１１,C h i n a ;３．T h eF i r s tA f f i l i a t e d H o s p i t a l o f X i n j i a n g M e d i c a lU n i v e r s i t y ,U r u m q
i ８３００５４,C h i n a )A b s t r a c t :W e i n v e s t i g a t e dOM P １６p r o t e i n s t r u c t u r e s i n B r u c e l l am e l i t e n s i s a n d p r e d i c t i t s p o s s i b l e d o m i n a n t e p i t o p
e s o
f B c e l l a n dTc e l lu s i n
g b i o i n f o r m a t i c a lm e t
h o d s ．F o rOM P １６p r o t e
i n i n B r u c e l l a m e l i t e n s i s ,a f t e ra c q u i r i n g i t sa m i n oa c i ds e Ｇq u e n c e f r o m N C B I d a t a b a s e ,i t s p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e sw e r ea n a l y z e dw i t hP r o t P a r a ma n d i t ss e c o n d a r y s t r u c t u r e sw i t h S OM P Aa n dN D A s t a r ＇sP r o t e i nm o d u l e ;f u r t h e r ,i t s t e r t i a r y s t r u c t u r e sw e r e c o n s t r u c t e dw i t hP h y r e ２a n da n a l y z e dw i t hR a s Ｇm o l ;f i n a l l y ,i t s e p i t o p e s o fBc e l l sw e r e p r e d i c t e dw i t h I E D B ,D N A s t a r a n dB e p
i P r e d ,a sw e l l a s t h o s eo fTc e l l sw i t hS Y F ＧP E I T H I a n d I E D B ．R e s u l t s s h o w e d t h a t a s a s t a b l e h y d r o p h o b i c p r o t e i n ,OM P １６i n c l u d e s ４２６a m i n o a c i d s e q u e n c e sw i t h i s o e Ｇl e c t r i c p o i n t a t ９．７２a n d a t o m i c c o m p o s i t i o n a sC ２０２６H ３２０９N ４９９O ５３６S １７．I t s s e c o n d a r y s t r u c t u r e s s h o w e d t h a t t h e p r o p o r t i o n s o f αＧh e l i x ,βＧf o l d ,β
Ｇc o r n e r a n dr a n d o m c o i lw e r e４０．６１％,１９．０１％,８．４５％a n d３１．９２％,r e s p e c t i v e l y ．T h e p r e d i c t e dd o m i n a n t e p i t o p
e sw e r e ９３Ｇ１０２,１８３Ｇ１８７,２７３Ｇ２８９a n d２９４Ｇ３０１
f o rBc e l l s ,６９Ｇ７７,１７５Ｇ１８３,２６７Ｇ２７５,３７３Ｇ３８１a n d４０８Ｇ４１６f o rC T L c e l l s ,a n d ４Ｇ２０,３２Ｇ４６,６３Ｇ７７,３１６Ｇ３３０a n d ３５２Ｇ３６６f o rT h c e l l s ．B y a n a l y z i n
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f o r Bc e l l s ,f i v e f o rT C L c e l l s a n d f i v e f o rT h c e l l sw i t hb i o i n f o r m a t i c a lm e t h o d s ,t h i s s t u d yp r o v i d e d a f i r mf o u n d a t i o n f o r n e x t s t a
g e d i a g
n o s i s o f B r u Ｇc e l l am e l i t e n s i s a n d i t s v a c c i n a t i o n s t u d y
．K e y
w o r d s :B r u c e l l a ;OM P １６;b i o i n f o r m a t i c s ;B c e l l e p i t o p e s ;Tc e l l e p i t o p
e s S u p p o r t e d b y t h e N a t u r a lS c i e n c e F o u n d a t i o n o
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g (N o ．２０１８D ０１C ０９４)a n dt
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i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n Ｇ
d a t i o no fC h i n a (N o ．８１５６０３２２)C o r r
e s p o n d i n g a u t h o r :D i n g J i a n Ｇb i n g ,E m a i l :d j b i n g
００２＠１６３．c o m
１
２
㊀㊀布鲁氏菌常导致家畜感染,进而感染人类引起布鲁氏菌病,以羊种布鲁菌为主[１].全球每年新发布病约５０万例[２],布病临床症状不典型,慢性化率高,长期不愈并累多关节脏器,使患者反复遭受疾病折磨[３Ｇ４],给很多国家的人类健康和经济发展造成巨大的伤害[５Ｇ６].研发针对布鲁氏菌的疫苗可以有效减少布病的发病,但目前的灭活疫苗和减毒活疫苗还存在效果不佳和不良反应多等不足[７].OM P１６蛋白是布鲁氏菌的一种外膜蛋白,具有很好的免疫原性,本研究利用生物信息学分析手段,对OM P１６蛋白进行理化性质及结构进行分析,预测可能的B 和T细胞的优势抗原表位,为布鲁氏菌诊断和疫苗研究的提供基础.
１㊀材料与方法
１．１㊀材㊀料
１．１．１㊀氨基酸序列㊀从N C B I网站中的p r o t e i n(h tＧt p s://w w w．n c b i．n l m．n i h．g o v/p r o t e i n/)中获取B．m e l i t e n s i s的OM P１６蛋白的氨基酸序列(G e nＧB a n k:A A D３３０８９．２),序列如下:M g y f p s w r l t s n a v vＧl p d e r l p a a a a v p m g i q h l l a m s g s t i v a p l l m g f d p n v a v f f s g i gＧt l l f f l i t a g r v p s y l g s s f a f i a v v i a a t g y s g s g p n p n i a i a l g g i i a cＧg a l y s l i g l i v m f l g t g w v e k l m p p a v t g a i g v s i g l n l a p v a i g q l kＧg t g a h t s i a l l t v l c m a m i s a y g p r g t r r l s v l f a l l f g y l l v l i a g n g lＧ
g i v p g i d f t a v k n a a w f g l p h f t t p a f n w q a v t l i a p v a i v l v a e n l gＧ
h i k a l g s i t g r n m d g y i g r g f f s d g l a t m i s g a g g g t g v t t y a e n i gＧv m a m t k v y s t l i f v i a a i m a l i l g m s p k f g a i l q t i p a p v l a g l a v s vＧ
f g l i a s a m a r i w i v n k v d f a d s r n l f t v g v a l i f g a g d f t l n i g n f a l gＧ
g i a t s t l a a l v l y q l l g i g r s d s
１．１．２㊀生物信息学分析软件㊀蛋白理化分析:P r o tＧP a r a m(h t t p://w e b．e x p a s y．o r g/p r o t p a r a m/);二级结构分析:D N A s t a r７．２软件的P r o t e i n模块,S OMＧP A在线分析软件(h t t p s://n p s aＧp r a b i．i b c p．f r/c g iＧb i n/n p s a_a u t o m a t．p l?p a g e＝n p s a_s o p m a．h t m l);三级结构分析:P h y r e２在线分析(h t t p://w w w．s b g．b i o．i c．a c．u k/p h y r e２/h t m l);R a s m o l２．７．２．１;T和B 表位分析:I E D B(h t t p://t o o l s．i mm u n e e p i t o p e．o r g/ m h c i/)㊁(h t t p://t o o l s．i mm u n e e p i t o p e．o r g/m hＧc i i/)㊁(h t t p://t o o l s．i mm u n e e p i t o p e．o r g/m a i n/ b c e l l/)㊁S Y F P E I T H I(h t t p://w w w．s y f p e i t h i．d e/ b i n/m h c s e r v e r．d l l/e p i t o p e p r e d i c t i o n．h t m)㊁A BＧC p r e d P r e d i c t i o n(h t t p://w w w．i m t e c h．r e s．i n/ r a g h a v a/a b c p r e d/)㊁B e p i P r e d１．０S e r v e r(h t t p:// w w w．c b s．d t u．d k/s e r v i c e s/B e p i P r e d/)㊁D N A s t a r ７ ２.
１．２㊀方㊀法
１．２．１㊀利用P r o t P a r a m进行OM P１６蛋白理化性质预测㊀分析蛋白的氨基酸组成㊁分子量㊁理论等电点㊁不稳定系数和疏水性等理化性质.１．２．２㊀利用D N A s t a r软件P r o t e i n模块和S OM P A 分析OM P１６蛋白质二级结构㊀采用G r a m i e rＧR o bＧs o n和C h o uＧF a s m a n方法预测OM P１６蛋白α螺旋,β折叠,β转角和无规卷曲的二级结构特点.１．２．３㊀利用P h y r e２和R a s m o l蛋白质三级结构分析㊀将OM P１６氨基酸序列录入P h y r e２在线服务器,分析蛋白氨基酸序列并组合模板,构建OM P１６蛋白的三级结构并生成p d b数据文件,用R a s m o l 软件读取数据文件并对三级结构进行分析.１．２．４㊀B和T表位预测分析㊀利用I E D B㊁D N A SＧt a r㊁A B C p r e d和B e p i P r e d预测OM P１６蛋白的B细胞抗原表位;利用S Y F P E I T H I和I E D B进行OM P１６蛋白的T抗原表位预测.MH CＧI(T h e m a j o r h i s t o c o m p a t i b i l i t y c o m p l e x c l a s sＧI)分子选择H L AＧA∗１１０１,MH CＧI I分子选择H L AＧD R B１∗０７０１进行预测.通过比较分析最终OM P１６蛋白的B细胞及T细胞优势抗原表位.
２㊀结㊀果
２．１㊀理化性质㊀P r o t P a r a m显示OM P１６蛋白有４２６个氨基酸序列,蛋白分子质量为４３６７８．８１D a lＧt o n s;理论等电点为９．７２;原子组成为C２０２６H３２０９N４９９O５３６S１７;不稳定系数为２６．５７,归类为稳定蛋白;平均亲水系数G R A V Y:０．９８１,归类为疏水性蛋白.
２．２㊀二级结构㊀经D N A s t a r软件分析OM P１６蛋白的二级结构结果见图１.OM P１６蛋白的αＧ螺旋,βＧ折叠,βＧ转角和无规则卷曲的具体区域位置见表１. S O P MA服务器在线分析OM P１６二级结构检测显示:αＧ螺旋４０．６１％,βＧ折叠１９．０１％,βＧ转角８．４５％,无规则卷曲３１．９２％.结构见图２.２．３㊀三级结构㊀为了直观的分析蛋白质的构象结构,利用P h y r e２服务器在线分析OM P１６蛋白的三级结构,分析发现构建的蛋白序列覆盖率为９２％,可信度达到１００．０％.建模后,通过R a s M o l软件分析预测OM P１６蛋白的三级结构.结果显示OM P１６蛋白结构成环状,结构稳定,有较多的βＧ折叠位于蛋白质的中部.上下部有很多易于形成构象抗原表位的结构.结果见图３.
２２中国人兽共患病学报２０１９,３５(１)
图１㊀D N A S t a r分析O M P１６蛋白的二级结构结果
F i g．１㊀S e c o n d a r y s t r u c t u r e p r e d i c t i o n r e s u l t s f o r t h eO M P１６p r o t e i nb y D N A S t a r
表１㊀D N A S t a r分析O M P１６蛋白的二级结构结果
T a b．１㊀S e c o n d a r y s t r u c t u r e p r e d i c t i o n r e s u l t s f o r t h eO M P１６p r o t e i nb y D N A S t a r
方法αＧ螺旋βＧ折叠βＧ转角无规则卷曲
a r n i e rＧR o
b s o n １８Ｇ３３,１７０Ｇ１７７,
２２１Ｇ２２６,２５４Ｇ２６３,
３０３Ｇ３１５,３２０Ｇ３２８,
３５６Ｇ３６６,３７３Ｇ３７７
１１Ｇ１６,４０Ｇ４７,５３Ｇ６０,６４Ｇ７０,８６Ｇ
９３,１０３Ｇ１２７,１４１Ｇ１６０,１８８Ｇ１９７,
２１１Ｇ２２０,２６３Ｇ２８１,３３６Ｇ３５６,３７８Ｇ
３８９,４１５Ｇ４２１
３６Ｇ３９,５９Ｇ６２,７１Ｇ７３,９４Ｇ９６,１８５Ｇ
１８７,２０７Ｇ２０９,２３２Ｇ２３４
６１Ｇ６４,９７Ｇ１０１,
１２８Ｇ１３０,１６３Ｇ１６４,
１８３Ｇ１８５,２３４Ｇ２３６,
２９２Ｇ２９７
C h o uＧF a s m a n １６Ｇ２７,３２Ｇ３６,１３３Ｇ
１３７,１５０Ｇ１５３,２１８Ｇ
２２８,２５７Ｇ２６４
４０Ｇ４４,５４Ｇ６９,８３Ｇ９２,１０４Ｇ１２７,
１３７Ｇ１４８,１６５Ｇ１８０,１８８Ｇ２０５,２１１Ｇ
２２２,２３９Ｇ２５５,２６４Ｇ２６９,２９５Ｇ３３０,
３３６Ｇ３５９,３６１Ｇ３７２,３７８Ｇ３８７,４０２Ｇ
４２１
４Ｇ７,１０Ｇ１３,２７Ｇ３１,３７Ｇ４１,５１Ｇ５４,
７０Ｇ７７,７９Ｇ８２,９４Ｇ９７,９９Ｇ１０２,
１２８Ｇ１３１,１６２Ｇ１６５,１８４Ｇ１８７,２０６Ｇ
２１０,２７０Ｇ２７４,２７６Ｇ２８４,２９１Ｇ２９４,
３３２Ｇ３３５,３７４Ｇ３７８,３８８Ｇ３９２,３９５Ｇ
３９９,４２２Ｇ４２６
２．４㊀B和T细胞表位
２．４．１㊀B细胞表位的预测㊀I E D B在线表位预测软件结果(图４)显示:线性表位由高到低分别是２６３Ｇ３０７,１Ｇ３０,２１０Ｇ２２８,３３２Ｇ３４８,９１Ｇ１０５,１３０Ｇ１４５(图４A).βＧ转角由高到低分别是９２Ｇ１０３,２９０Ｇ２９９,７２Ｇ８２,２６５Ｇ２８５,１８１Ｇ１９０,１５９Ｇ１６７,１８２Ｇ１９０(图４B).表面可及性由高到低分别,１８２Ｇ１９１,１６Ｇ２２,２９７Ｇ３０３,９２Ｇ１０２,２６７Ｇ２７３,３０９Ｇ３１４,３６９Ｇ３７９,３Ｇ１１(图４C).可塑性由高到低分别为９２Ｇ１０２,２９０Ｇ３０５,１８３Ｇ１９１,１５８Ｇ１６８,３７Ｇ４２,３７２Ｇ３７９,１６Ｇ２１(图４D).抗原性由高到低依次为２４３Ｇ２５６,１９１Ｇ２０６,４１０Ｇ４１９,１５１Ｇ１５８,８３Ｇ９１,３３９Ｇ３５８,３１４Ｇ３２７,１０６Ｇ１２６(图４E).亲水性由高到低依次是９１Ｇ１０３,２８４Ｇ３０６,２６５Ｇ２７７,１５９Ｇ１６８,１８１Ｇ１９１,３６９Ｇ３８０,７２Ｇ８０,８Ｇ２３(图４F).
利用B e p i P r e d１．０bS e r v e r和A B C p r e dP r e d i cＧt i o nS e r v e r预测分析B细胞表位,寻找共同预测的表位,结果见表２.然后结合I E D B和D N A S t a r显示的OM P１６外模蛋白结构的线性表位,βＧ转角,亲水性,可塑性和表面可及性的特点,最终确定B细胞表位.
３２
１期李智伟等:羊种布鲁氏菌OM P１６蛋白结构的生物信息学分析
图２㊀S O P M A 分析O M P １６蛋白的二级结构结果
F i g ．２㊀S e c o n d a r y s t r u c t u r e o fO M P １６p r o t e i n p r e d i c t e db y S
O P M
A 注:OM P １６蛋白的三级结构由P h y
r e 构建,其中红色为αＧ螺旋,黄色为βＧ折叠,蓝色为无规则卷曲,其他为白色.C a r t o o n s 模式(A )图为正面,(B )图为背面;S t i c k 模式(C )图为正面,(D )图为背面;S p a c e f i l l 模式(E )图为正面,(F )图为背面.
图３㊀O M P １６三级结构预测结果
F i g ．３㊀T e r t i a r y
s t r u c t u r e p r e d i c t i o n r e s u l t s f o r t h eO M P １６p r o t e i n ４
２中国人兽共患病学报
２０１９,３５(１
)
A:线性表位;B:βＧ转角;C:表面可及性;D:可塑性;E:抗原性;F:亲水性
图４㊀I E D B分析预测结果
F i g．４㊀R e s u l t o f I E D B p r e d i c t i o n
表２㊀B e p i P r e d和A B C p r e d预测的B细胞表位结果
T a b．２㊀R e s u l t s o fBc e l l e p i t o p e s p r e d i c t e db y B e p i P r e da n dA B C p r e d
B e p i P r e d１．０bS e r v e r A B
C p r e dP r e d i c t i o nS e r v e r
位置序列得分位置序列得分１９Ｇ２４E R L P A A０．９６３９Ｇ５５G S T I V A P L L MG F D P N V０．９６９３Ｇ１０２G Y S G S G P N P N２．２７８６Ｇ１０２A V V I A A T G Y S G S G P N P０．９５１３７Ｇ１４３P P A V T G A０．７２３２６Ｇ３４２A L I L GM S P K F G A I L Q T０．９１６０Ｇ１６６L K G T G A H０．８４２７３Ｇ２８９D G Y I G R G F F S D G L A TM０．９１８３Ｇ１８７Y G P R G T１．２０１７７Ｇ１９３MAM I S A Y G P R G T R R L S０．８８２６９Ｇ２７５G R NM D G Y０．４４１３９Ｇ１５５A V T G A I G V S I G L N L A P０．８８２９０Ｇ３０１S G A G G G T G V T T１．５８２９４Ｇ３１０G G T G V T T Y A E N I G VMA０．８５
２．４．２㊀T细胞表位预测㊀利用S Y F P E I T H I和I E D B在线表位预测软件,H L A等位基因选择H L AＧA∗１１０１预测分析C T L细胞表位,选择H L AＧD R B１∗０７０１挑选重叠预测的T h表位.结果见表３.
２．４．３㊀经过筛选和比较最终确定了４个B细胞的优势表位,５个C T L和５个T h细胞优势表位,结果见表４.
５２
１期李智伟等:羊种布鲁氏菌OM P１６蛋白结构的生物信息学分析
表３㊀S Y F P E I T H I和I E D B预测的T细胞表位结果
T a b．３㊀R e s u l t s o fTc e l l e p i t o p e s p r e d i c t e db y S Y F P E I T H I a n d I E D B
表位
S Y F P E I T H I I E D B
位置序列分数位置序列百分位等级
C T L表位４０８S T L A A L V L Y２３２８１F S
D G L A TM I０．３
６９I T A G R V P S Y２２５８F S G I G T L L F０．４５
２６７I T G R NM D G Y２１４０８S T L A A L V L Y０．６５
１９３V L F A L L F G Y１８２６７I T G R NM D G Y０．６５
２９３G G G T G V T T Y１７３７３F A D S R N L F T０．７
８６A V V I A A T G Y１６１９１L S V L F A L L F０．７５
１０９G I I A C G A L Y１６６９I T A G R V P S Y０．８
１７５L C MAM I S A Y１６３８０F T V G V A L I F１．２５
３７３F A D S R N L F T１３１７５L C MAM I S A Y１．３T h表位４F P S WR L T S N A V V L P D３２３１６T L I F V I A A I MA L I L G０．２２３２Q H L L AM S G S T I V A P L３０６１I G T L L F F L I T A G R V P０．２５
３５２V S V F G L I A S AMA R I W２８３１０M T K V Y S T L I F V I A A I０．２６
１８０I S A Y G P R G T R R L S V L２６６２G T L L F F L I T A G R V P S０．４
６３T L L F F L I T A G R V P S Y２４２９MG I Q H L L AM S G S T I V０．５９
７４V P S Y L G S S F A F I A V V２４３１１T K V Y S T L I F V I A A I M０．６１
１２１G L I VM F L G T GWV E K L２４６３T L L F F L I T A G R V P S Y０．６６
３０７VMAM T K V Y S T L I F V I２４３Y F P S WR L T S N A V V L P０．７６
３１６T L I F V I A A I MA L I L G２４３０G I Q H L L AM S G S T I V A０．８１
表４㊀B和T细胞优势表位
T a b．４㊀Ba n dTc e l l d o m i n a n c e e p i t o p e s
表位方法位置序列
B细胞表位A B C p r e d９３Ｇ１０２G Y S G S G P N P N
B e p i P r e d１８３Ｇ１８７Y G P R G T
I E D B２９４Ｇ３０１G G T G V T T Y
D N A s t a r２７３Ｇ２８９D G Y I G R G F F S D G L A T M C T L细胞表位６９Ｇ７７I T A G R V P S Y
１７５Ｇ１８３L C MAM I S A Y
S Y F P E I T H I２６７Ｇ２７５I T G R NMD G Y
I E D B３７３Ｇ３８１F A D S R N L F T
４０８Ｇ４１６S T L A A L V L Y
T h细胞表位４Ｇ２０F P S WR L T S N A V V L P D
３２Ｇ４６QH L L AM S G S T I V A P L
S Y F P E I T H I６３Ｇ７７T L L F F L I T A G R V P S Y
I E D B３１６Ｇ３３０T L I F V I A A I MA L I L G
３５２Ｇ３６６V S V F G L I A S AMA R I W ３㊀讨㊀论
布鲁氏菌病是全球很常见的人兽共患病,有１６０多个国家和地区受到布病的威胁.布鲁氏菌有１０个种,造成人感染的主要是羊种㊁牛种和猪种布鲁氏菌,而羊种引起布鲁氏菌病最为常见[１,８].感染布鲁氏菌后可引起波浪形发热并造成各种关节脏器损害,包括关节炎,脊椎炎,骶髂关节炎,心内膜炎和神经系统并发症.由于布鲁氏菌缺乏外毒素㊁菌毛等良好抗原表位,L P S也表现为低反应性.这些特点使布鲁氏菌发生了免疫逃避,并在宿主细胞中存活以建立持久感染[９].布鲁氏菌疫苗这一很好的控制手段由于存在安全性等问题,还需要进行深入的研究[１０].
布鲁氏菌细胞膜有３层,OM P１６位于细胞膜外侧,是外膜结构中必不可少的成分.与OM P１０和OM P１９属于第一组外膜蛋白[１１].根据之前的研究认为OM P１６具有很强的免疫原性,可以激活T L R４ＧM y D８８信息转导通路,刺激机体产生足够强度的免疫应答[１２Ｇ１３].与传统的实验方法进行表位预测相比,生物信息学技术使蛋白结构分析和表位的预测变得更加高效和准确[１４],目前已成为很多表位和疫苗研究首选方法[１５Ｇ１６],也常用于布鲁氏菌表位预测和疫苗的研制[１７].本研究使用多个软件对
６２中国人兽共患病学报２０１９,３５(１)
OM P１６蛋白进行多角度的分析,分析结果显示OM P１６蛋白总体是一个结构稳定的疏水性蛋白,二级结构中αＧ螺旋占４０．６１％,βＧ折叠占１９．０１％,βＧ转角占８．４５％,无规则卷曲占３１．９２％.P h y r e构建的三级结构显示OM P１６蛋白具有多个可以形成表位的空间结构.αＧ螺旋和βＧ折叠是位于蛋白内部的刚性结构,较难形成表位,βＧ转角区域和无规则卷曲区域是很好的形成抗原表位区域.亲水性强㊁可及性和可塑性较好的区域也是形成表位的优势区域[１８].OM P１６的蛋白结构显示其具有很好的表位预测价值.
本研究预测的４个B细胞优势表位均是在B e p i P r e d和A B C p r e d共同预测表位分数较高的基础上,结合I E D B和D N A S t a r预测的亲水性等参数,除外在αＧ螺旋和βＧ折叠区域的表位,通过选取两种预测软件重合的区域最终确定９３Ｇ１０２,１８３Ｇ１８７,２７３Ｇ２８９,２９４Ｇ３０１为B细胞优势表位.其中３个位于无规则卷曲区域,１个位于βＧ转角区域.
B e p i P r e d软件通过隐马尔可夫模型和倾向量表法来预测预测B细胞表位[１９],而A B
C p r e d软件是通过基于神经网络的一种预测方法[２０],都具有很较高的预测精度.本次研究着重于线性B细胞表位的预测,因为它们更适用于开发基于肽的疫苗和诊断试剂[２１].
T细胞包括细胞毒性T淋巴细胞(C T L)和辅助性T细胞(T h).C T L识别内源性抗原,可以与MH CⅠ类分子结合,T h细胞识别MH CI I类分子.T h细胞通过分化为不同的T h亚群来抵御布鲁氏菌,T h１细胞激活并产生I F NＧr等细胞因子发挥着关键的杀菌作用.同时布鲁氏菌是一种胞内感染菌,预测C T L和T h细胞表位均对布鲁氏菌清除具有重要意义.本研究使用S Y F P E I T H I和I E D B 进行了分析和比较[２２Ｇ２３],H L A等位基因选择新疆地区人群出现频率较高的H L AＧA∗１１０１和H L AＧD R B１∗０７０１[２４]进行预测,最终筛选出C T L和T h 细胞优势表位各５个.
本研究预测的二级结构和T㊁B表位均采用多种方式在多个角度进行了分析和预测.T㊁B表位通过比较分析寻找两种软件的重叠区域,有效的规避了单一软件预测正确率不是很高的缺陷,可以提高预测结果的正确率.总之,我们认为筛选出的OM P１６蛋白的B和T细胞优势表位具有很好的免疫原型,能够为进一步疫苗开发和布病诊断提供一定的理论基础.
利益冲突:无
引用本文格式:李智伟,张峰波,卢佩佩,等．羊种布鲁氏菌OM P１６蛋白结构的生物信息学分析[J]．中国人兽共患病学报,２０１９,３５(１):２１Ｇ２７．D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００２Ｇ２６９４．２０１８．００．２１４
参考文献:
[１]L i a n g L,T a n X,J u a r e zS,e ta l．S y s t e m sb i o l o g y a p p r o a c h p r eＧd i c t s a n t i b o d y s i g n a t u r ea s s o c i a t e dw i t h B r u c e l l a m e l i t e n s i s i nＧf e c t i o n i nH u m a n s[J]．J P r o t e o m eR e s,２０１１,１０(１０):４８１３Ｇ４８２４．D O I:１０．１０２１/p r２００６１９r
[２]M i r n e j a dR,J a z i F M,M o s t a f a e i S,e t a l．E p i d e m i o l o g y o f b r u c e lＧl o s i s i n I r a n:a c o m p r e h e n s i v e s y s t e m a t i c r e v i e wa n dm e t aＧa n a l yＧs i s s t u d y[J]．M i c r o bP a t h o g,２０１７,１０９:２３９Ｇ２４７．D O I:１０．１０１６/j．m i c p a t h
[３]J i aB,Z h a n g F B,L uY,e t a l．T h e c l i n i c a l f e a t u r e s o f５９０p a t i e n t s w i t hb r u c e l l o s i si n X i n j i a n g,C h i n a w i t ht h ee m p h a s i so nt h e t r e a t m e n t o fc o m p l i c a t i o n s[J]．P L o S N e g lT r o p D i s,２０１７,１１(５):e０００５５７７．D O I:１０．１３７１/j o u r n a l．p n t d．０００５５７７[４]H e r r i c kJ A,L e d e r m a nR J,S u l l i v a nB,e ta l．B r u c e l l a a r t e r i t i s: c l i n i c a lm a n i f e s t a t i o n s,t r e a t m e n t,a n d p r o g n o s i s[J]．L a n c e t I nＧf e c tD i s,２０１４,１４(６):５２０Ｇ５２６．D O I:１０．１０１６/S１４７３Ｇ３０９９(１３)７０２７０Ｇ６
[５]F r a n cK A,K r e c e k R C,H a s l e rB N,e ta l．B r u c e l l o s i sr e m a i n sa n e g l e c t e dd i s e a s e i n t h e d e v e l o p i n g w o r l d:a c a l l f o r i n t e r d i s c i p l iＧn a r y a c t i o n[J]．B M CP u b l i cH e a l t h,２０１８,１８(１):１２５．D O I:１０．１１８６/s１２８８９Ｇ０１７Ｇ５０１６Ｇy
[６]R o s s e t t i C A,A r e n a sＧG a m b o aAM,M a u r i z i oE．C a p r i n eb r u c e l l oＧs i s:ah i s t o r i c a l l y n e g l e c t e dd i s e a s e w i t hs i g n i f i c a n t i m p a c to n p u b l i ch e a l t h[J]．P L o S N e g lT r o p D i s,２０１７,１１(８):e０００５６９２．D O I:１０．１３７１/j o u r n a l．p n t d．０００５６９２
[７]W a n g Z,W u Q．R e s e a r c h p r o g r e s s i nl i v ea t t e n u a t e d B r u c e l l a v a c c i n e d e v e l o p m e n t[J]．C u r rP h a r m B i o t e c h n o l,２０１３,１４(１０):８８７Ｇ８９６．D O I:１０．２１７４/１３８９２０１０１４６６６１３１２２６１２３０１６[８]d eF i g u e i r e d oP,F i c h tT A,R i c eＧF i c h tA,e t a l．P a t h o g e n e s i s a n d
I mm u n o b i o l o g y o fB r u c e l l o s i s:R e v i e wo f B r u c e l l aＧH o s t I n t e rＧ
a c t i o n s[J]．A mJ P a t h o l,２０１５,１８５(６):１５０５Ｇ１５１７．D O I:１０．１０１６/ j．a j p a t h．２０１５．０３．００３
[９]A h m e d W,Z h e n g K,L i uZ F．E s t a b l i s h m e n t o f c h r o n i c i n f e c t i o n: B r u c e l l a＇ss t e a l t hs t r a t e g y[J]．F r o n tC e l l u l a r I n f e c t M i c r o b i o l,２０１６,６:３０．D O I:１０．３３８９/f c i m b．２０１６．０００３０
[１０]L a l s i a m t h a r aJ,L e eJ H．D e v e l o p m e n ta n dt r i a lo fv a c c i n e saＧ
g a i n s tB r u c e l l a[J]．J V e tS c i,２０１７,１８(S１):２８１Ｇ２９０．D O I:１０．
４１４２/j v s．２０１７．１８．S１．２８１
[１１]T i b o r A,D e c e l l e B,L e t e s s o nJ J．O u t e r m e m b r a n e p r o t e i n s O m p１０,O m p１６,a n dO m p１９o f B r u c e l l a s p p．a r e l i p o p r o t e i n s
[J]．I n f e c t I mm u n,１９９９,６７(９):４９６０Ｇ４９６２．
[１２]S i d h uＧM u n o zR S,S a n c h oP,V i z c a i n oN．B r u c e l l ao v i s P A m uＧt a n t s f o r o u t e rm e m b r a n e p r o t e i n sO m p１０,O m p１９,S P４１,a n d
B e p Ca r en o ta l t e r e di nt h e i rv i r u l e n c ea n do u t e r m e m b r a n e
p r o p e r t i e s[J]．V e tM i c r o b i o l,２０１６,１８６:５９Ｇ６６．D O I:１０．１０１６/j．v e t m i c．２０１６．０２．０１０
(下转第３３页)
７２
１期李智伟等:羊种布鲁氏菌OM P１６蛋白结构的生物信息学分析
o fn a t i o n w i d es u r v e i l l a n c e d a t a．B M C M e d,２０１５,１３:１００．D O I:１０．１１８６/s１２９１６Ｇ０１５Ｇ０３３６Ｇ１
[６]W a n g J,C h e nH,H u a n g M,e t a l．E p i d e m i o l o g i c a l a n d e t i o l o g iＧ
c a l i n v e s t i g a t i o no f
d
e n g u e
f e v e r i n t h eF u j i a n p r o v i n c eo fC h i n a
d u r i n g２００４－２０１４[J]．S c i C h i n aL i f eS c i,２０１７,６０(１):７２Ｇ８０．D O I:１０．１００７/s１１４２７Ｇ０１６Ｇ００２１Ｇy
[７]严延生,洪荣涛,沈晓娜,等．福州市２００４年登革热流行病学和病原学特征分析[J]．中华流行病学杂志,２００６,２７(５):３７１Ｇ３７４．
[８]王金章,陈宏斌,张拥军,等．２０１４年福建省南平市登革病毒E 基因序列分析[J]．中国人兽共患病学报,２０１６,３２(３):２８１Ｇ２８５．D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００２Ｇ２６９４．２０１６．０３．０１４
[９]S c h r e i b e rM J,H o l m e sE C,O n g S H,e t a l．G e n o m i c e p i d e m i o lＧo g y o fad e n g u ev i r u se p i d e m i ci n u r b a n S i n g a p o r e．J V i r o l,２００９,８３(９):４１６３Ｇ７３．D O I:１０．１１２８/J V I．０２４４５Ｇ０８
[１０]C r u zC D,T o r r eA,T r o n c o sG,e ta l．T a r g e t e df u l lＧg e n o m e
a m p l i f i c a t i o na n ds e q u e n c i n g o fd e n g u ev i r u st y p e s１Ｇ４f r o m
S o u t h A m e r i c a．JV i r o lM e t h o d s,２０１６,２３５:１５８Ｇ１６７．D O I:１０．１０１６/j．j v i r o m e t．２０１６．０６．００１
[１１]T a m u r aK,S t e c h e rG,P e t e r s o nD,e t a l．M E G A６:M o l e c u l a r
E v o l u t i o n a r y G e n e t i c sA n a l y s i s v e r s i o n６．０[J]．M o l B i o l E v o l,
２０１３(１２),３０:２７２５Ｇ２７２９．D O I:１０．１０９３/m o l b e v/m s t１９７[１２]S o u s aC A,C l a i r o u i n M,S e i x a sG,e t a l．O n g o i n g o u t b r e a ko f
d e n g u e t y p e１i nt h eA u t o n o m o u sR e g i o no fM a d e i r a,P o r t uＧ
g a l:p r e l i m i n a r y r e p o r t[J]．E u r o S u r v e i l l,２０１２,１７(４９):
２０３３３．
[１３]F r a n c oL,P a g a n I,S e r r eD e l C o rN,e t a l．M o l e c u l a r e p i d e m iＧo l o g y s u g g e s t sV e n e z u e l a a s t h e o r i g i no f t h ed e n g u eo u t b r e a k i nM a d e i r a,P o r t u g a l i n２０１２－２０１３[J]．C l i nM i c r o b i o l I n f e c t,
２０１５,２１(７):７１３．e５Ｇ８．D O I:１０．１０１６/j．c m i．２０１５．０３．０１６[１４]T a j i m aS,N a k a y a m aE,K o t a k iA,e ta l．W h o l e g e n o m es eＧq u e n c i n gＧb a s e dm o l e c u l a r e p i d e m i o l o g i c a n a l y s i so f a u t o c h t h oＧn o u sd e n g u ev i r u s t y p e１s t r a i n sc i r c u l a t i n g i nJ a p a n i n２０１４[J]．J p nJ I n f e c tD i s,２０１７,７０(１):４５Ｇ４９．D O I:１０．７８８３/y oＧk e n．J J I D．２０１６．０８６
[１５]S u c c oT,L e p a r cＧG o f f a r t I,F e r réJ,e t a l．A u t o c h t h o n o u s d e nＧ
g u e o u t b r e a k i n N i m e s,S o u t ho fF r a n c e,J u l y t oS e p t e m b e r
２０１５[J]．E u r oS u r v e i l l,２０１６,２１(２１):p i i＝３０２４０．D O I:１０．２８０７/１５６０Ｇ７９１７．E S．２０１６．２１．２１．３０２４０
收稿日期:２０１８Ｇ０７Ｇ３０㊀编辑:王晓欢
(上接第２７页)
[１３]G o m e zG,P e i J,Mw a n g i W,e ta l．I mm u n o g e n i ca n di n v a s i v e p r o p e r t i e s o f B r u c e l l am e l i t e n s i s１６Mo u t e rm e m b r a n e p r o t e i n v a c c i n e c a n d i d a t e s i d e n t i f i e d v i a a r e v e r s e v a c c i n o l o g y a p p r o a c h [J]．P L o S O N E,２０１３,８(３):e５９７５１．D O I:１０．１３７１/j o u r n a l．p o n e．００５９７５１
[１４]S u nP,J uH,L i uZ,e t a l．B i o i n f o r m a t i c s r e s o u r c e s a n d t o o l s f o r
c o n f o r m a t i o n a lBＧc e l le p i t o p e p r e
d i c t i o n[J]．C o m p u t M a t h
M e t h o d sM e d,２０１３,２０１３:９４３６３６．D O I:１０．１１５５/２０１３/９４３６３６[１５]杨丹,白雪娟,阳幼荣,等．结核潜伏感染蛋白R v２６５７cT细胞和B细胞表位的预测与分析[J]．实用医学杂志,２０１７,３３(１):５５Ｇ５８．D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００６Ｇ５７２５．２０１７．０１．０１５
[１６]J a f a r p o u r S,A y a tH,A h a d iAM．D e s i g na n da n t i g e n i c e p i t o p e s p r e d i c t i o no fan e w t r i a lr e c o m b i n a n t m u l t i e p i t o p i cr o t a v i r a l v a c c i n e:i n s i l i c o a n a l y s e s[J]．V i r a l I mm u n o l,２０１５,２８(６):３２５Ｇ３３０．D O I:１０．１０８９/v i m．２０１４．０１５２
[１７]H eY．A n a l y s e so f B r u c e l l a p a t h o g e n e s i s,h o s t i mm u n i t y,a n d v a c c i n e t a r g e t su s i n g s y s t e m sb i o l o g y a n db i o i n f o r m a t i c s[J]．
F r o n tC e l l I n f e c t M i c r o b i o l,２０１２,２:２．D O I:１０．３３８９/f c i m b．
２０１２．００００２
[１８]程华,成彬,羊红光．线性B细胞表位预测方法研究进展[J]．中国免疫学杂志,２０１７,３３(９):１４２２Ｇ１４２５＋１４２９．D O I:１０．３９６９/j．
i s s n．１０００Ｇ４８４X．２０１７．０９．０３２[１９]N a d u g a l a MN,P r e m a r a t n eP H,G o o n a s e k a r a C L．S y s t e m a t i c
b i o i n f o r m a t i ca p p r o a
c hf o r p r e
d i c t i o no f l i n
e a rBＧc e l l e p i t o p e s
o nd e n g u eEa n d p r M p r o t e i n[J]．A d vB i o i n f o r m a t i c s,２０１６,２０１６:１３７３１５７．D O I:１０．１１５５/２０１６/１３７３１５７
[２０]P o t o c n a k o v aL,B h i d eM,P u l z o v aL B．A n I n t r o d u c t i o n t oBＧc e l l
e p i t o p em a p p i n g a n d i ns i l i c oe p i t o p e p r e d i c t i o n[J]．J I mm u n o l
R e s,２０１６,２０１６:６７６０８３０．D O I:１０．１１５５/２０１６/６７６０８３０[２１]R e c h eP A,F e r n a n d e zＧC a l d a sE,F l o w e rD R,e t a l．P e p t i d eＧb a s e d
i mm u n o t h e r a p e u t i c s a n dv a c c i n e s[J]．JI mm u n o lR e s,２０１４,
２０１４:２５６７８４．D O I:１０．１１５５/２０１４/２５６７８４
[２２]V i t aR,O v e r t o n J A,G r e e n b a u mJ A,e t a l．T h e i mm u n e e p i t o p e
d a t a b a s e(I E D B)３．０[J]．N u c l
e i cA c i d sR e s,２０１５,４３(D a t a b a s e
i s s u e),D４０５ＧD４１２．D O I:１０．１０９３/n a r/g k u９３８
[２３]D iC a r l u c c i o A R,T r i f f o nC F,C h e n W,P e r p e t u a l c o m p l e x i t y: p r e d i c t i n g h u m a n C D８＋TＧc e l lr e s p o n s e st o p a t h o g e n i c p e pＧt i d e s[J]．I mm u n o lC e l lB i o l,２０１８,９６(４):３５８Ｇ３６９,D O I:１０．１１１１/i m c b．１２０１９
[２４]S h e n C M,Z h u B F,D e n g Y J,e ta l．A l l e l e p o l y m o r p h i s m a n d
h a p l o t y p e d i v e r s i t y o fH L AＧA,ＧBa n dＧD R B１L o c i i n s e q u e n c eＧ
b a s e d t y p i n g f o rC h i n e s e u y g h u r e t h n i
c g r o u p[J]．P L o SO N E,
２０１０,５(１１):e１３４５８．D O I:１０．１３７１/j o u r n a l．p o n e．００１３４５８．
收稿日期:２０１８Ｇ０５Ｇ２０㊀编辑:刘岱伟
３３
１期张拥军等:福建省２０１５年本地登革热病例的病原学特征。