共分子伴侣SGTα的二级结构及其B细胞抗原表位预测

陈佳园，顾取良，郐一贺，欧意桃，郑凌云，王丽京，李卫东

医学研究

共分子伴侣SGTα的二级结构及其B细胞抗原表位预测

陈佳园1，顾取良2，郐一贺1，欧意桃1，郑凌云2，王丽京1，李卫东3

(广东药学院1.血管生物学研究所；2.基础学院；3.健康学院，广东广州510006)

目的预测共分子伴侣SGTα蛋白的二级结构及其潜在的B细胞抗原表位特性。方法以NCBI的蛋白质数据库中得到的人SGTα蛋白氨基酸序列为基础，利用PSIPRED、ProtScale、IEDB及Bepipred等生物信息学在线资源分析其二级结构特征及亲水性、表面可及性、柔韧性和抗原指数等，并与其同源物SGTβ进行比对，预测人SGTα蛋白可能的B细胞线性抗原表位。结果SGTα蛋白的二级结构组成元件主要为α-螺旋和无规卷曲。潜在的B细胞线性抗原表位存在于69～87、207～211、263～269区段；经与SGTβ蛋白序列比对，SGTα蛋白的N端69～87区段，即KEMPQDLRSPARTPPSEED肽段可能为人SGTα 的B细胞抗原优势表位。结论通过对人SGTα蛋白进行生物信息学分析获得了SGTα蛋白的二级结构和潜在的B细胞抗原表位，为进一步利用合成肽制备抗SGTα的抗体提供了依据。

SGTα；抗原表位；生物信息学分析

共分子伴侣SGTα[small glutamine-rich tetratricopeptide repeat(TPR)-containing protein alpha]最初是从酵母双杂交体系筛选中发现的一种能与细小病毒非结构蛋白结合的蛋白，结构上属于TPR超家族成员[1]。TPR超家族蛋白的生物学功能很广泛，参与细胞周期、蛋白转运和宿主细胞防御等各种不同生物学过程[2]。人 SGTα的异构体同源物为SGTβ，二者同源性约60%，但目前相关研究主要集中于SGTα。自从发现多囊卵巢综合征的易患性与SGTα的基因多态性存在关联以来，SGTα在肿瘤发生发展中可能的作用开始成为新的研究热点[3]。最近Xue等[4]研究发现SGTα高表达与非小细胞肺癌的组织分化程度及临床分期存在显著相关性，Yang等[5]报道了SGTα高表达与食管鳞状细胞癌病理分级存在相关性，Zhu等[6]则发现SGTα高表达与乳腺癌组织病理分级存在相关性，这些结果均提示SGTα有可能成为癌症患者预后的一个新标记物。本文利用生物信息学在线软件对人SGTα蛋白的氨基酸序列组成特征进行分析，综合预测SGTα蛋白的B细胞抗原表位，为利用合成肽制备抗SGTα的抗体及其生物学功能研究提供理论指导。

1 材料与方法

从NCBI蛋白质数据库获得SGTα(Accession: NP＿003012.1)和SGTβ(Accession:NP＿061945.1)的氨基酸序列。应用PSIPRED软件分析SGTα蛋白的二级结构(http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/)，按Hopp-Woods方案预测其亲水性(http://www. expasy.org/cgi-bin/protscale)，按Emini方案预测其表面可及性、Karplus-Schulz方案预测其柔韧性(http://tools.immuneepitope.org/bcell/)，利 用Bepipred 1.0分析其抗原位点(http://www.cbs.dtu. dk/services/BepiPred/)，应用Blast程序比对SGTα 和SGTβ的同源序列。综合各参数预测结果的重叠区域，预测人SGTα蛋白可能的B细胞线性抗原特异表位。各软件工具的参数设置若无特别说明均取默认值。

2 结果

2.1 人SGTα蛋白的二级结构分析结果

PSIPRED软件的分析结果显示，人SGTα蛋白的二级结构主要由α-螺旋(约63%)和无规则卷曲(约37%)组成。SGTα蛋白的无规卷曲散在分布，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(见图1)。

2.2 人SGTα蛋白的B细胞抗原表位的单参数预测结果

人SGTα蛋白的氨基酸序列亲水性、表面可及性、柔韧性和抗原指数预测结果分别见图2～图5。2.3 人SGTα与SGTβ蛋白序列比对

人SGTα蛋白与其同源物SGTβ蛋白的氨基酸序列Blast比对结果如图6。 2.4 人SGTα蛋白B细胞抗原表位的综合预测结果

对亲水性、表面可及性、柔韧性和抗原指数的预测结果综合分析，人SGTα蛋白69～87、207～211、263～269肽段用多种参数分析得到了基本一致的结果，结合二级结构特征，排除氨基酸数目太少、无法构成抗原表位的区段，同时考虑人SGTα与SGTβ蛋白的同源性，得到人 SGTα蛋白 69～87区段即KEMPQDLRSPARTPPSEED肽段可能为其B细胞抗原优势表位(表1)。

图1 PSIPRED软件分析人SGTα蛋白二级结构的预测结果Figure 1 Prediction of secondary structure of SGTα protein by PSIPRED

图2 SGTα蛋白的亲水性分析结果Figure 2 Prediction of hydrophilicity of SGTα protein

图3 SGTα蛋白的表面可及性分析结果Figure 3 Prediction of surface accessibility of SGTα protein

图4 SGTα蛋白的柔韧性分析结果Figure 4 Prediction of average flexibility of SGTα protein

图5 SGTα蛋白的Bepipred抗原指数分析结果Figure 5 Prediction of antigenicity of SGTα protein by Bepipred

图6 人SGTα与SGTβ蛋白的序列比对分析结果Figure 6 Homology analysis of human SGTα and SGTβ

表1 应用不同方法综合预测人SGTα蛋白B细胞抗原表位Table 1 Location of B cell epitopes for human SGTα predicted by combining methods

3 讨论

应用生物信息学方法预测蛋白质的B细胞抗原表位，再通过人工合成相应肽段进行动物免疫，对于表位疫苗设计、诊断抗体试剂和生物活性药物开发等具有重要的指导意义。从空间结构上看，B细胞抗原表位分为连续氨基酸组成的线性表位和空间构象性表位。由于目前各种抗原构象性表位可获得的数据远远少于线性表位，因此B细胞抗原性表位预测方法主要集中于线性表位，而基于蛋白质的三级结构来预测构象性表位的方法则较少[8]。

由于SGTα表达变化与多种肿瘤预后有关，并且SGTα在炎症发生发展中也可能发挥重要的作用[9]，因此，SGTα有可能成为癌症的预后标记物和治疗炎症性疾病的新靶点。本研究以人SGTα的一级结构为基础，通过多参数分析预测SGTα的B细胞抗原表位。对其亲水性、表面可及性、柔韧性和二级结构的综合分析结果显示，人SGTα蛋白可能的B细胞抗原表位位于69～87、207～211和263～269氨基酸区段，这些肽段具有较高的亲水性和柔韧性，可及性较强，在二级结构上属于无规卷曲，有利于与抗体结合，且与BepiPred结合氨基酸的性质和隐形马尔可夫模型的预测结果也相符[10]。其中蛋白质二级结构的分析采用基于神经网络法的PSIPRED预测服务器，该方法平均准确性达80%，分析结果亦与基于混合方法的SOPMA软件预测结果基本一致[11]。SGTβ是SGTα的同源异构物，二者同源性约60%。关于SGTβ的研究较少，Zhang等[12]报道SGTβ低表达与肝癌组织病理分级和预后存在相关性。因此本研究对人SGTα和SGTβ二者蛋白质序列进行比对，从上述3个候选区段中筛选了特异性较高的潜在表位肽段。另外，SGTα蛋白所含的3个TPR保守结构域分别位于91～124、125～158、159～192，能介导与其他蛋白质的相互作用，而最终选取的肽段位于69～87，无交叉重叠区段。进一步对其在NCBI上比对分析，该肽段序列没有在其他TRP超家族成员中搜索到，证实了其高特异性。本研究对人SGTα蛋白的B细胞抗原线性表位进行预测的结果尚需要进一步通过相关合成肽的免疫实验来验证。

[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]张萃，梅俪凡，卢文菊，等.瞬时受体电位阳离子通道蛋白6合成肽的设计与合成[J].广东药学院学报，2011，27(5):514-517.

[9]顾取良，黄韧，胡曦文，等.SGT基因在小鼠深静脉血栓形成中的作用[J].临床与实验病理学杂志，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]顾取良，陈佳园，郐一贺，等.SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析[J].生物技术，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.

(责任编辑:幸建华)

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

国家自然科学基金项目(31100852；31200861)

陈佳园(1990—)，男，2013级硕士研究生，Email:chenjiayuan2015＠163.com；通信作者:李卫东(1962—)，男，博士，教授，主要从事胃肠动力学的中西医结合基础研究，Email:gylwd26＠163.com。

时间:2015-09-28 14:49

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