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羊口疮病毒蛋白的特性及B细胞和T细胞抗原表位预测

2023-10-30 164 上传者：管理员

摘要：为了预测羊口疮病毒ORFV113蛋白的主要特性及其优势B细胞和T细胞抗原表位，分别利用在线软件ProtParam预测ORFV113蛋白的理化性质，DeepTMHMM预测其跨膜区，SignalP 6.0预测其信号肽，SOPMA预测其二级结构，PSORT预测其亚细胞定位，ABCpred预测其优势B细胞表位，IEDB预测其优势细胞毒性T细胞表位。结果：ORFV113蛋白由208个氨基酸组成，为不稳定亲水性蛋白，分子质量约22.08 ku,理论等电点(PI)为4.36,在3～25 aa处存在1个跨膜区，不含信号肽，主要定位于细胞质膜；ORFV113蛋白的二级结构由延伸链(16.35%)、α-螺旋(23.08%)、β-转角(4.81%)、无规则卷曲(55.77%)组成；ORFV113蛋白存在11个优势B细胞表位，分别位于164～179 aa、62～77 aa、132～147 aa、120～135 aa、138～153 aa、101～116 aa、56～71 aa、188～203 aa、175～190 aa、49～64 aa、108～123 aa;存在3个优势T细胞表位，分别位于63～71 aa、121～129 aa、162～170 aa。结论：ORFV113蛋白为亲水性的跨膜蛋白，含有多个优势B细胞和T细胞抗原表位，可作为多表位疫苗的靶点。

关键词：
B细胞抗原表位
ORFV113蛋白
T细胞抗原表位
羊口疮病毒
蛋白特性
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羊口疮又名羊传染性脓疱，是由羊口疮病毒(Orf virus,ORFV)引起的接触性、嗜上皮性、人兽共患传染病[1,2,3],羔羊易感，人、骆驼、猫等动物也可感染[4,5]。临床上以口腔、鼻、眼睑、乳房等部位的皮肤或黏膜形成丘疹、脓疱、溃疡、痂皮为主要特征[6,7,8]。ORFV为痘病毒科、脊索动物痘病毒亚科、副痘病毒属，其基因组为大型的线状双链DNA,长度为130～139 kb[9],由1个中央编码区(ORFs009-111)和2个末端反向重复变异区(ORFs001-008、ORFs112-134)组成[10,11]。目前还没有治疗羊口疮的特效药物，已开发的灭活疫苗或连续传代弱毒疫苗效果也不理想，无法对易感动物提供持久保护，且弱毒苗存在毒力返强的风险，对易感动物具有一定的危险性[12]。多表位疫苗是近年发展起来的1种基于目标抗原表位设计的新型疫苗，通过将病毒蛋白上的多个B细胞或T细胞表位整合至特定载体，可有效刺激机体产生针对多个B细胞或T细胞表位的免疫应答，相对于传统弱毒疫苗安全性更高，有利于控制病毒感染[13]。本研究通过生物信息学软件对ORFV113蛋白的主要特性和抗原表位进行预测，以期筛选出ORFV113蛋白的优势B细胞和T细胞抗原表位，为ORFV新型表位疫苗的研究提供参考。

1、材料与方法

1.1 ORFV113蛋白的氨基酸序列

从NCBI数据库(https: //www.ncbi.nlm.nih.gov/)获取ORFV JS株ORFV113蛋白(Genbank 登录号：WHS68396.1)的氨基酸序列：MEVLVIISIIVAVICLT GAVMYLLIELGLAAERANKRARVKKNMRKLATQLG NGSVESGIGPCTISRTMDFGPSRWDSDSEGDGDSMST TSTSGGGTLPRVWVGGGPGPMYENFCGNGTRHSPT NDPGYHSRETLCSGPPRQAPDLPPTPKPDEVEVEVG PGSDDQQGPYEEPDPILPQEPEPPVQIEVTINGPGGE GEAEGEFFYDE。

1.2 ORFV113蛋白的主要特性预测

利用在线软件ProtParam(http: //web.expasy.org/protparam/)预测ORFV113蛋白的理化性质，DeepTMHMM(https: //dtu.biolib.com/DeepTMHMM)预测ORFV113蛋白的跨膜区，SignalP 6.0(https: //services.healthtech.dtu.dk/services/SignalP-6.0/)预测ORFV113蛋白的信号肽，SOPMA(https: //npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/secpred_sopma.pl)预测ORFV113蛋白的二级结构，PSORT(https: //www.genscript.com/psort.html)预测ORFV113蛋白的亚细胞定位。

1.3 ORFV113蛋白的B细胞和T细胞抗原表位预测

利用在线软件ABCpred(https: //webs.iiitd.edu.in/raghava/abcpred/)预测ORFV113蛋白的B细胞表位，表位长度设置为16 aa, 筛选阈值设置为0.85,得分越高表示成为B细胞表位的可能性越大；利用IEDB(http: //tools.iedb.org/mhci/)预测ORFV113蛋白的T细胞表位，等位基因选择HLA-A01:01,表位长度选择9 aa, 排名(%)越小代表成为T细胞表位的可能性越大。

2、结果与分析

2.1 ORFV113蛋白的理化性质

ORFV113蛋白由208个氨基酸组成，分子式为C956H1496N262O319S10,分子质量约22.08 ku, 理论等电点(PI)为4.36,由20种氨基酸组成，其中Gly(13.5%)与Pro(11.1%)占比较高，带负电荷氨基酸(Asp+Glu)总数为32(占15.4%),带正电荷氨基酸(Arg+Lys)总数为15(占7.2%);不稳定系数为46.11,高于阈值40,属于不稳定蛋白质；亲水性平均系数(GRAVY)为 -0.496,负值越大表示蛋白亲水性越好，因此ORFV113为亲水性蛋白。

2.2 ORFV113蛋白的跨膜区和信号肽预测

由图1可见：ORFV113蛋白3～25 aa处存在 1个跨膜结构域，可能为跨膜蛋白。使用SignalP 6.0预测ORFV113蛋白的信号肽及切割位点(见表1),ORFV113蛋白不含信号肽的可能性为0.999 5,推测ORFV113为非分泌蛋白。

图1 ORFV113蛋白的跨膜结构域预测结果

表1 ORFV113蛋白的信号肽预测结果

2.3 ORFV113蛋白的二级结构及亚细胞定位预测

由图2可见：ORFV113蛋白包含4种不同类型的二级结构，占比分别为延伸链16.35%、a-螺旋23.08%、β转角4.81%、无规则卷曲55.77%,提示蛋白结构较松散、不稳定。亚细胞定位预测结果显示，ORFV113蛋白定位于细胞质膜的概率最高，为23%;定位于细胞外基质、内质网、溶酶体的概率较低，分别为7%、1%、1%。

图2 ORFV113蛋白的二级结构预测结果

2.4 ORFV113蛋白的B细胞抗原表位预测

ABCpread预测结果表明(见表2),ORFV113蛋白包含11个优势B细胞表位(ABCpread得分≥0.85),分别位于164～179 aa、62～77 aa、132～147 aa、120～135 aa、138～153 aa、101～116 aa、56～71 aa、188～203 aa、175～190 aa、49～64 aa、108～123 aa。

表2 ORFV113蛋白的优势B细胞表位

2.5 ORFV113蛋白的T细胞抗原表位预测

IEBD预测结果表明(见表3),ORFV113蛋白含有4个优势T细胞表位(排名前1%),分别位于162～170 aa、121～129 aa、68～76 aa、198～206 aa。

表3 ORFV113蛋白的优势T细胞抗原表位

3、结论

ORFV113蛋白为不稳定、亲水性跨膜蛋白，无信号肽，二级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成，存在多个B细胞和T细胞优势抗原表位，可作为ORFV多表位疫苗的重要靶点。

4、讨论

多表位疫苗包含病原体的多个抗原表位，可克服单一抗原免疫原性较差、免疫保护有限的缺点，在安全性和有效性上比传统疫苗更有优势，被称为“精确制导”疫苗[13]。多表位疫苗在新型冠状病毒、牛病毒性腹泻病毒、口蹄疫病毒等疫苗的研究中日益增多[14,15,16],但目前尚未有ORFV多表位疫苗的报道。本研究采用生物信息学方法预测分析ORFV113蛋白的主要特性及抗原表位，发现ORFV113蛋白同时具有多个B细胞抗原表位和T细胞抗原表位，提示ORFV113 蛋白可作为ORFV多表位疫苗的靶标，但预测的优势抗原表位是否能诱导机体产生特异性的细胞免疫和体液免疫应答还需进一步研究。后续拟将ORFV113蛋白的多个优势抗原表位进行串联，构建多表位疫苗，并通过动物试验验证多表位疫苗的安全性及免疫保护效果。

参考文献:

[5]庞峰.羊口疮病毒感染影响宿主细胞circRNAs､mRNAs和miRNAs表达的研究[D].海口:海南大学,2019.

[8]龙琴琴,魏敏,王雨婷,等.羊口疮病毒与宿主的博弈:免疫应答与病毒免疫逃逸机制[J].畜牧兽医学报,2023,54(5):1 845-1 853.

[11]庞峰,龙琴琴,程振涛.羊口疮病毒编码的NF-κB抑制基因研究进展[J].中国兽医学报,2022,42(4):813-817.

[13]覃一峰,薛佳,张国中.动物病毒多表位疫苗的研究设计与应用分析[J].中国兽医杂志,2019,55(8):120-122.

[15]赵微.BVDV多表位疫苗的构建及免疫效果评价[D].天津:天津农学院,2022.

[16]孙振文.CHO细胞源口蹄疫多表位疫苗的初步研究[D].北京:中国农业科学院,2020.

基金资助:“羊口疮病毒113基因的毒力功能研究”国家级大学生创新创业训练计划项目(202110657043);“羊口疮病毒ORFV113蛋白的转录动力学､真核表达及亚细胞定位研究”贵州大学实验室开放项目(SYSKF2023-026);“基于ceRNA调控网络的ORFV114基因的毒力功能研究”贵州省科学技术基金(自然科学)(黔科合基础-ZK[2022]一般093);

文章来源:李刚,龙琴琴,吴鹏等.羊口疮病毒ORFV113蛋白的主要特性及B细胞和T细胞抗原表位预测[J].贵州畜牧兽医,2023,47(05):45-48.