全 文 ：生物杖术通报
· 研究报告 · 刀了口了百付口乙口 年增刊
猪肌生成抑制素基因去信号肤蛋白二级构
预测和 细胞表位分析
金定恩 张力青 姚艳丰 韩丽 梁爱心 滑国华 杨利国
华中农业大学动物科技学院农业动物遗传育种 与繁殖教育部重点实验室 , 武汉
摘 要 目的 预测猪肌生成抑制素去信号肤蛋白的二级结构和 细胞优势抗原表位 , 为生产该蛋白的单
克隆抗体 、建立噬菌体抗体库、研制针对该基因的表位多肤疫苗 、表位核酸疫苗等莫定基础 。 方 法 根据猪肌生成
抑制素去信号肤蛋白氨基酸序列 , 应用 种参数和方法分析预测二级结构和抗原表位 , 包括 一 、
、 甲一 一 、 尹 一 、 、 一 及吴氏综合预汉方法 。 结果 ! 去信号肤蛋 白存在
多个潜在的杭原表位位点 , 其中 细胞抗原优势表位可能在 一 、 一 、 秘 、 一 、 一 、 一 科 、 一 、
一 、 一 区段或其附近 , 此结果将为进一步鉴定和合成多肤疫苗和表位核酸疫苗制备抗猪 蛋白抗体
提供依据 , 并为研究 结构和功 能莫定基拙 。
关键词 猪 蛋白二级结构 细胞表位
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fra 卿entNo. l一 1 1 、 4 1 一 5 5 、5 7 一 64 、 6 2 一 9 0 、 9 9 一 1 0 4 、 1 3 8 一 1 4 4 、 1 9 3 一 2 0() 、 2 0 2 一 2 1 2
a n d 2 3 5 一 24 3
.
T h e re s u lt s o f th e s tu d y 1 5 h e lp fu l fo r fu rt h e r e p ito p e s i d e n t ifi e a tio n a n d d e s ig n o f m u lti e p i to p e s 一b a s e d v a e -
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肌生成抑制素(m yostatin , M S T N ) 又名生长分化
因子 8 (G D F 一 8 ) , 是一种骨骼肌生长发育的负调控
因子 , 是在研究转化生长因子 p (TG F 一 因超家族时
用该家族的蛋白质同源保守序列设计简并性引物 、
以小鼠基因组 D NA 为模板进行 PC R 扩增而得到的
一种新的生长因子川 。 用基因打靶技术敲除 G DF
一 8 基因 , 制备的基因缺失小鼠 , 其骨骼肌的重量是
普通小鼠的 2 一 3 倍以上 , 而脂肪并未随之增加〔’〕。
基金项目:国家自然科学基金(3027 09 59 )资助 。
作者简介:金定恩 (198 1) , 男 , 硕士 , E 一m a i l : d i n g e n k i n g @ y a h o .
通讯作者:A utho: fo ; Core spondenee , 教授 , 博导 ;E一 m a i l : y l g @
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0 2 7
一
8 7 2 8 1 8 1 3
年增刊 金定恩等 :猪肌生成抑制素基因去信号肤蛋白二级构预测和 B 细胞表位分析 265
其活性的丧失或降低 ,会引起动物肌肉的过度发育 , M S T N 基因使得既利于动物本身生长发育 , 同时又
表现为双肌征状 。 比利时蓝牛和皮尔蒙特牛的双肌 能给人类带来良好的经济价值 , 是利用现代分子技J性即是该基因功能区的自然突变造成的 , 该突变还 术提高动物肌肉生产的非常有价值的研究课题 。 本
使牛的出生重和周岁体重增加。 在哺乳动物中 , 研究运用免疫信息学方法预测猪肌生成抑制素蛋白
M sT N 主要在骨骼肌中表达【’〕。 猪在整个生长期 的优势抗原表位区域 , 为分析该蛋白结构特征及抗
中 , 其骨骼肌 、心肌和乳腺和脂肪组织中均能表达 M ST N 免疫调控机制研究等提供理论依据 , 为研制
M ST N [4] 。 M ST N 基因敲除的双肌 良种牛的存在以 抗肌生成抑制素蛋白的单克隆抗体、蛋白多表位疫
及 ES 细胞 M STN 基因打靶 “ 超级鼠” 的成功 , 说明 苗和核酸多表位疫苗以及运用免疫调控技术改变猪
利用基 因打靶结合动物基因克隆技术定点突变 机体肌生成抑制素的水平 , 进而提高猪的瘦肉率
M STN 基因 , 进行定向育种是可行的 ;然而 M STN 基 (或瘦肉量) , 改善猪肉品质 。
因的缺失可能会给动物体本身带来一些副作用 , 如 1 材料与方法
M sTN 基因突变带来双肌牛的同时也会造成雌性繁 1.1 分析软件
育率下降 、后代存活率降低及性成熟延缓等问题 , 一 LAsER GE N E 中的 E DI Ts EQ 、P R o 花AN 软件。
些国家和地区因此将其视为遗传缺陷不予以使用 ; 1.2 猪 M sT N 去信号肤蛋白氨基酸序列
另外基因打靶结合动物基因克隆技术定点突变 猪 M sTN 蛋白氨基酸全序列检索自 N c BI 的
M sTN 基因育种还具有投人多 、需要有比较大的群 Pro tea n(01 8831) , 共有375 个氨基酸残基 , ( 图 1) 。
体 、耗时等缺点[5j 。 因此 , 如何简单有效地利用
1 mqklqiyvyi ylfmlivagp vdlnen、e . k e n v e k e g l e n a e m w r q n t k s s r 1 e a i k i q i 1 s k l r 1 e t a P
7 1 n i s k d a i r q l l p k a p p l r e l i d q y d v q r d d s s d g s l e d d d y h a t t e t i i t m P t e s d l l m q v e g k P k e e f f
1 4 1 k f s s k i q y n k v v k a q l w i y l r p v k t P t t v f v q i l r l i k P m k d g t r y t g i r s l k l d m n P g t g i w q s i d v k t
2 1 1 v l q n w l k q P e s n l g i e i k a l d e n g h d l a v t f P g P g e d g l n P f l e v k v t d t P k r s r r d f g l d e d e h s t e s r
2 8 1 e e r y p l t v d f e a f g w d w i i a P k r y k a n y e s g e e e f v f l q k y p h t h l v h q a n P r g s a g p e e t p t k m s p i朋
351 lyfngkeqii ygk ip之tm v v 〔1 r e g e s
图 1 M ST N 蛋白氨基酸序列
根据 N CBI 中对 M STN 蛋白的特征描述 , 知道
其中1 一 23 位氨基酸为其信号肤区域 。 在猪机体
中 , 信号肤序列在其分泌出细胞的过程中已经被切
除 , 针对该序列的抗原表位分析意义不大【6〕。 所以
本研究中, 预测使用的氨基酸序列为 24 一 3 75 位去
信号肤的 M STN 成熟蛋白氨基酸序列 , 共计 352 个
氨基酸 。
1
.
3 分析方法
1.3 .1 M ST N 去信号肤蛋白的二级结构预测 首
先应用 E DITS EQ 分析软件编辑 M sTN 的 24 一 3 7 5
位氨基酸序列 , 并转换其序列文件格式 。 运用 Gar -nier一 R o b s o 。 方法 , e h o u 一F a s m a n 方法分别预测蛋白
质的二级结构 :a 一螺旋 、 p 一折叠 、 T 一转角和无规则卷
曲 , 运用 Karp lus 一S ch ul z 方法初步预测蛋白质的柔性
区段 , 并应用预测一致性原则综合分析以上方法的
预测结果推测出 M SNT 去信号肤蛋白的 a 一螺旋 、 p -
折叠 、 T 一转角和无规则卷曲区 ,评定出该蛋白的柔性
区域 。 各方案参数意义见文献〔7 一 9 〕。
1
.
3
.
2 M S T N 成熟蛋白的亲水性 、表面可及性 、抗
原性指数预测 选取亲水性 、可及性 、抗原性等 3个
主要参数分别进行单参数预测 :按印e一 D o lit il e 方案
预测 M STN 去信号肤蛋白的亲水性;按 Em ini 方案预
测该蛋白表面可及性 ;按 Jam es on 一wo if 方案预测其抗
原性指数 。 各方案参数的意义见文献「10 一 12 」。
1
.
3
.
3 综合预测 综合分析 M STN 去信号肤蛋白
的亲水性 、表面可及性 、可塑性 、抗原性的预测结果 ,
选取亲水性 、表面可及性 、可塑性 、抗原性等一致性
较好的区域作为 B 细胞抗原优势表位侯选区域 , 以
避免软件算法不同造成的误差 , 增加预测的准确性 ,
初步鉴定出猪 M STN 去信号肤蛋白的 B 细胞表位 。
健物杖术通推 B 勿te ch nol俐妙 20 0 8 年增刊
1.3 .4 结果综合评定 应用吴玉章等〔‘, ] 建立的抗
原性指数(AI )综合预测法对初步鉴定出 M STN 去
信号肤蛋白的 B 细胞抗原表位侯选区段的多肤序
列进行综合评定 , 其中抗原性指数高的肤段或区域
即推测为M STN 去信号肤蛋白的B 细胞抗原优势表
位所在的区段 。
2 结果
2.1 M ST N 成熟蛋 白的二级结构
由 Gam ier一Ro b s o n 、 C h o u 一F as man 和 K呷lus-Sc hul :方法预测的 M ST N 去信号肤蛋白二级结构的
结果不完全一致(图 2 一 图 4 ) 。 将按 Ganlier 一 R ob s on
法与按 Chou 一 Fa s m an 法预测的 a 一螺旋和 p 一折叠区段
列于表 l , 二种方法预测均为a 一螺旋或 p 一折叠的一致
区域形成 a 一螺旋或卜折叠可能性大 。 表2 显示了 3
种方法预测的柔性区域 , 综合比较后发现 , 2 5 一28 、48 、
5 7 石6 、 7 7 一8 2 、 9 9 一1 0 3 、 1 09 一 1 1 3 、 1 7 4 一 1 7 8 、 1 9 3 一(X) 、 2 1 9 -
2 7
、
25 0 一57 、30 8 一3 巧 区段具有的较高的预测一致性 ,
形成柔性结构的可能性大 , 在这些区域较易形成 B 细
胞表位。
图2 按 Gam ier 一R ob s on 方法预测的 M STN 去信号肤蛋白二级结构
图 3 按 Chou 一 Fa s m an 方法预测的 M ST入去信号肤蛋白二级结构
图 4 按 K呷lus 一S ch ul z 方法预测 M STN 去信号肤蛋白的柔性区域
2 .2 多参数预测 M ST N 去信号肤蛋白抗原表位
应用 Kyt e一D o o l i t t l e 、 E m i n i 、 J a m e s o n 一W o l f 方法分
别预测 M STN 去信号肤蛋白的亲水性 、表面可及性
和抗原性指数 , 预测结果见图 5 一 图 7 , 图中高于阂
值的区域即为预测的蛋 白亲水区 、表面可及区和抗
原表位 , 分值越高该区域形成抗原表位的可能性也
越大 。
2
.
3 M S
TN 去信号肤蛋白 B 细胞表位的综合预测
将各种方案预测的可能性表位列于表 3 。 从表
中可以发现应用不同的预测方法 , 其预测的抗原表
位个数和抗原表位可能出现的肤段均有所不同。 但
MSTN 成熟蛋白 l 一 1 1 、 2 2 一 2 9 、 4 1 一 5 5 、 5 7 一 64 、 6 2
一 9 0 、 9 9 一 1 04
、
1 0 8 一 1 1 5 、 1 1 9 一 1 3 0 、 1 3 8 一 1 4 4 、 1 5 3
一 1 6 2 、 1 6 7 一 1 7 8 、 1 9 3 一 2 0 0 、 2 0 2 一 2 1 2 、 2 1 9 一 2 2 7 、
2 3 5 一 2 4 3 、 2 5 2 一 2 6 0 、 2 7 6 一 2 9 0 、 3 0 6 一 3 2 0 、 3 3 1 -
3 7
、
3 4 5 一 35 2 区段 显示在多种预测方法的结果中
一致性程度高 , 有较好的亲水性 、可及性和较高的抗
原性指数 , 并且在二级结构上含有易形成抗原表位
的转角和无规则卷曲等柔韧性结构[’4 〕, 因此 B 细胞
表位可能在这些区段内或其附近 。
年增刊 金定恩等:猪肌生成抑制素基因去信号肤蛋白二级构预测和 B 细胞表位分析
表 1 M ST N 去信号肤蛋白的a 一螺旋区域和 p 一折盛区域
ahelix (G ) 日sheet (C )
2 ~ 22
29 ~ 38
43 ~ 53
64 , 8 3 一 9 3
1 0 0 、 1 0 9
1 1 1 , 1 1 6 一 1 2 0
1 2 2 ~ 1 2 5
巧 l ~ 153
190 , 2
0()
一 2 1 3
2 2 8 ~ 2 3 1
2 3 5 ~ 2 3 6
2 4 9 一 2 5 2
2 6 9 ~ 2 7 5
2 8 9 ~ 2 9 7
3 3 0 , 3 3 2 一 3 3 4
a h e lix ( C )
5 ~ 2 3
2 8 ~ 4 5
5 4 ~ 5 8
1 0 3 一 1 1 0
2 0()
~ 2 0 7
2 1 2 一 2 1 6
2 6 5 ~ 2 7 1
2 9 0 一 2 9 7
3 0 2 ~ 3 0 7
3 4 0 一 3 4 6
a h e lix ( S )
5 ~ 2 2
2 9 ~ 3 8
4 3 ~ 4 5
1 0 3 一 1 0 9
2 (X)
一 2 0 7
2 1 2 一 2 1 3
2 6 9 一 2 7 1
2 9 0 一 2 9 7
3 9 ~ 4 2
5 4 ~ 5 8
6 5 一 7 6
9 4 ~ 9 8
1 1 5 , 1 2 6 一 1 3 8
1 4 3 一 1 5 0
1 5 4 一 1 5 6
1 5 8 , 1 6 1 一 1 7 1
1 7 3 , 1 7 9 一 1 8 9
1 9 2 , 2 1 4 一 2 1 8
2 3 2 一 2 3 4
2 4 0 ~ 2 4 3
2 6 1 一 2 6 8
2 7 6 一 2 7 7
3 0 1 ~ 3 0 7
p
s h e e t ( C )
9 1 ~ 9 8
1 2 8 ~ 1 5 5
1 6 1 ~ 1 7 0
1 7 8 ~ 1 9 4
2 1 7 一 2 1 9
2 3 1 一 2 3 6
2 6 0 一 2 6 6
2 6 9 ~ 2 7 7
3 2 0 5 一 3 2 8
3 3 4 ~ 3 3 8
3 4 2 ~ 3 4 6
p
s h e e t ( S )
9 4 ~ 9 8
1 2 8 一 1 3 8
1 4 3 一 1 5 0
1 5 4 ~ 1 5 5
1 6 1 一 1 7 0
1 7 9 一 1 8 9
1 9 2
2 1 7 一 2 1 8
2 3 2 一 2 3 4
2 6 1 一 2 6 6
2 7 6 一 2 7 7
3 2 5 一 3 2 8
3 3 5 一 3 3 8
3 4 2 ~ 3 4 6
3 1 4 , 3 1 7 一 3 1 9
3 2 1 一 3 2 9
3 3 5 ~ 3 3 9
3 4 1 一 3 4 8
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o ns p 酬lid a lby G aru er
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R o 】〕s o n n祀tll记; C ) R egi ons p川 Iiet司 by C hou 一Fas man
n 祀山记;S ) R egi ons pr以lict ed by be th of th e two me th 记s
表 2 M STN 成熟蛋白的柔性区域
Turn (G ) Turn (C )
1 ~4
24 ~27
46 ~53
62 一 6 5
6 9 ~ 7 2
7 4 ~ 8 1
8 5 ~ 8 8
9 9 ~ 1 0 2
1 1 2 ~ 1 1 5
1 1 9 ~ 1 2 2
1 2 4 ~ 1 2 7
1 5 7 ~ 1 6 0
1 7 4 ~ 1 7 7
1 9 5 ~ 1 9 8
2 0 8 ~ 2 1 1
2 2 0 ~ 2 2 3
2 2 7 ~ 2 3 0
2 3 7 一 2 4 4
2 4 8 一 2 5 9
2 7 8 ~ 2 8 9
2 9 8 ~ 3 0 1
3 0 8 ~ 3 1 1
3 1 4 ~ 3 2 1
3 2 9 ~ 3 3 2
3 4 7 一 3 5 0
Th rn ( S )
2 4 , 4 8 , 7 7
1 1 2
~
1 1 3
1 2 1
,
1 5 7
巧9 ~ 160
176 , 1 9 7 ,
2 2 3
,
2 3 9
,
2
4
,
2 4 8
2 5 3
~
2 5 9
2 7 8
~
2 8 8
2 9 9
~
3
0()
3 0 9
~
3 1 1
3 1 5
~
3 1 6
3 2 0
,
3 4 9
一 3 5 0
C o il ( G )
l , 2 5 一 2 8
6 1 一 6 3
7 8 ~ 8 2
9 9
1 4 1 ~ 14 2
1 7 4 一 1 7 5
1 7 7 一 1 7 8
1 9 3 一 1 9 6
1 9 8 一 1 9 9
2 1 9 一 2 2 2
2 2 5 ~ 2 2 7
2 3 7 ~ 2 3 8
2 4 7 , 2 9 8
3 0 8
,
3 4 0
3 3 0
~
3 3 1
F l
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(
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2 3
~
2 4
4 8
,
5 9
一 6 0
7 7 , 1 1 0
1 1 2
~
1 1 3
1 2 1
,
1 3 9
一 1 40
巧7 , 1 5 9 一 1 60
1 7 2 , 1 7 6
1 9 1
,
1 9 7
2 2 3
~
2
24
2 3 9
,
2
4
一 2 46
2 4 8 , 2 5 3 一 2 6 0
2 7 8 ~ 2 8 8
2 9 9 ~ 3 (X)
3 0 9 ~ 3 1 3
3 1 5 ~ 3 16
3 2 0 , 3 4 9 一 3 5 2
5 ~ 1 4
2 2 ~ 3 0
4
~ 5 3
5 7 ~ 6 6
7 4 一 8 7
9 1 ~ 9 4
9 9 ~ 1 0 3
1 0 9 ~ 1 1 3
1 1 9 ~ 1 2 3
1 3 9 ~ 1 4 5
1 5 5 一 1 6 9
1 7 4 ~ 1 7 8
1 8 4 ~ 1 8 7
1 9 3 ~ 2 (刃
20 6 ~ 2 1 1
2 19 ~ 2 2 7
2 3 3 ~ 2 ‘4 4
2 5 0
~
2 5 7
2 7 8
一 2 8 2
2 8 7 一 2 8 9
3 0 8 ~ 3 1 5
3 1 8 ~ 3 2 4
3 3 1 ~ 3 3 5
3 4 0
24
~ 2 8
4 8
6 1 ~ 6 3
7 7 一 8 2
9 9
1 1 2 ~ 1 1 3
1 2 1
1 4 1 ~ 1 4 2
1 5 9 ~ 1 6 0
1 7 4 ~ 1 7 8
1 9 3 ~ 1 9 9
2 1 9 一 2 2 7
2 3 7 ~ 2 4 4
2 5 3 ~ 2 5 9
2 7 8 ~ 2 8 2
2 8 7 ~ 2 8 8
3 0 8 ~ 3 1 1
3 1 5
、
3 2 0
3 3 1
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3 4 0
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S ) R
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生物杖术通报 B勿te ch n oto 盯 B “le ha 2 0 0 8 年增刊
图5 按 K yt e一D o lit tle 方法分析 M ST N 成熟蛋白的亲水性
图6 按 Em in 方法预测 M ST N 成熟蛋白的表面可及性区域
按 Ja m es on 一W olf 方法预测 M ST N 成熟蛋白抗原性指数
应用不同方法预测 M STN 成熟蛋白B 细胞表位的肤段位置
,产图3
表
Predietion m ethod s 肤段位置
l 一 1 5 、 2 0 一 3 0 、3 2 、 4 3 一 4 、4 6 一 4 9 、 5 1
一 1 7 8
、
1 9 0 一 1 9 9 、 2 06 一 2 1 3
、
2 2 0 一 2 2 7 、
一 5 6
、
5 9
、
6 2 一 9 1 、 1 0 3 、 1 0 9 一 1 1 4
、
1 2 1 一 1 3 0
、
1 3 9 一 1 4 2
、
1 5 5 ~ 1 6 6
、
1 7 0
H y d ro p h i l i e i ty
2 3 4 一 2 6()
、
2 7 5 一 2 8 8
、
2 9 7 一 3 1 4
、
3 3 0 一 3 3 7
、
3 5 1 一 3 5 2
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一 1 5 、 2 2 一 3 4 、4 1 一 5 5 、5 7 一 9 0 、9 9 一 104
、
1 0 8 一 1 1 5
、
1 1 9 一 1 3 0
、
1 3 8 一 1 4
、
1 5 3 一 1 6 2 、 1 64
一 1 6 5
、
1 6 7
一 1 8 5 、 1 9 3 一 2 (X)
、
2 0 2 一 2 1 2
、
2 1 9 一 2 2 7 、2 3 3 一 2 60
、
2 7 6 一 2 9 0
、
2 9 8 一 3 (X)
、
3 0 6 一 3 2 4
、
3 3 1 一 3 3 7 、3 4 5 -
一 1 7 8
、
1 8 4
1 0 9 ~ 1 1 1
A e e e s s i b i l i t y
l 一 1 1
、
2 2 一 2 9
、
4 1 一 4 2
、
4
一 4 5
、
4 9 一 5 0 、 5 2 一 5 3
、
5 7
、
60
、
64
、
7 1 一 7 9
、
8 2
一 9 1
、
9 9
一 1 0 1
、
1 3 8
一 1 4 3
、
1 5 6 一 1 6 2
、
1 9 2 一 1 9 7
、
2 0 7 一 2 1 1
、
2 3 5
一 2 4 3 、 2 5 2 一 2 5 4
、
2 7 8 一 2 8 2 、 2 9 6 一 3 (X)
丫
3 3 1 ~ 3 3 3
3 0 7 一 3 1 0
、
3 2 0
一 1 24
、
一 3 2 1
、
2 4 一 2 8
、
4 8
、
6 1 一 6 3 、7 7 一 8 2
、
9 9
、
2 4
、
2 5 3 一 2 5 9 、2 7 8 一 2 8 2
、
2 8 7 -
1 1 2 一 1 1 3 、 1 2 1 、 1 4 1 一 1 4 2 、 1 5 9 一 1 6 0 、 1 7 4 一 1 7 8 、 1 9 3 一 1 9 9 、 2 1 9 一 2 2 7 、 2 3 7 -
Fl e x i b l e re g i o n s
2 8 8
、
3 0 8 一 3 1 1 、 3 1 5
、
3 2 0
、
3 3 1
、
3 4 0
2
.
4 综合评定
吴玉章等【”〕根据98 个表位分析病毒蛋白 B 细
胞表位的残基构成 , 并与参照蛋白的氨基酸构成相
比较 ,建立了 20 种残基的抗原性指数(A ntigeniC In-
de x , A l ) 。 用该方法计算 M ST N 去信号肤蛋白可能
的 B 细胞表位的平均抗原指数 , 对这些表位进行评
定(表4 )。 从表中可见 M STN 去信号肤蛋白 1 一 1 1 、
4 1 一 5 5 、 5 7 一 6 4 、 6 2 一 9 0 、9 9 一 1 04
、
1 3 8
一 l料 、 1 9 3 一
2 0 0 、2 0 2 一 2 1 2 、 2 3 5 一 2 4 3 区段的抗原性指数最高 ,
预示它们是 B 细胞抗原表位的优势区段 。
年增刊 金定恩等 :猪肌生成抑制素基因去信号肤蛋白二级构预测和 B 细胞表位分析 26 9
表 4 M sT N 成熟蛋白B 细胞表位的平均抗原性指数( AI )
B 一 e e l l e p i t o P e s A 而no aeid sequenee
l ~ 11
22 ~ 29
4 1 ~ 55
57 ~麟
62 ~ 9()
99 ~ 1()4
10 8 ~ 115
119 ~ 130
138 ~ 1闷4
15 3 ~ 16 2
16 7 ~ 17 8
19 3 、 2 0 0
2 0 2 ~ 2 1 2
2 1 9 ~ 2 2 7
2 3 5 ~ 2 4 3
2 5 2 ~ 2 6 0
2 7 6 ~ 2 9 0
3 (拓 ~ 3 2 0
3 3 1 ~ 3 3 7
34 5 ~ 3 5 2
n e n se q k en v e
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0.556
0.24
0.63 1
0.479
0.798
0.365
一 0
.
2 1 4
一 0
.
1 0 5
0
.
4 5 6
0
.
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0
.
3 0 2
0
.
3 8 8
一 0
.
0 8 1
0 6 1 5
0
.
1 7 6
一 0
.
3 6 1
一 0
.
4 3 9
一 0
.
0 9 2
一 0
.
4 0 5
3 讨论
猪完整的 M STN cDN A 序列为 1756 饰 , 其中
1125 bp编码氨基酸 , 表明猪 M STN 前体由 375 个氨
基酸组成 。 猪肌生成抑制素蛋白序列结构显示其 1
一 2 3 位氨基酸为其信号肤区域 , 表达产物是 26kD
的成熟糖蛋白 , 合成后作为一种分泌蛋白分泌到胞
外 , 以蛋白前体形式进人血液循环系统 , 基于此可 以
利用免疫调控技术通过诱导抗体中和内源性 M STN
蛋白 , 作为调节机体肌肉生长分化的靶点 。 分泌后
的前肤在 RSR R 区被切除掉 N 一端大部分(26 个氨
基酸) , 剩余的成熟区(10 9 个氨基酸)通过其中的9
个半胧氨酸形成二硫键二聚体化 , 二聚体化物即是
体内 M STN 的具有生物活性的形式 , 相对于多肤类
激素而言该活性蛋 白分 子 比较大 , 因此挑选 出
M ST N 的 B 细胞表位并将这些片断串连 , 可在相对
保持原有抗原性的情况下降低疫苗长度 , 提高疫苗
的应用潜力如可融合提高免疫效应的分子 、提高核
酸类疫苗的转染效率等仁5 , 巧」。 研究表明 , 肌肉抑
制素在人 、 鼠、猪 、牛 、鸡等脊椎动物体内均有表达 ,
且具高度的物种保守性 , 设计针对该位点的疫苗具
有一定的通用性 。 为此我们采用去信号肤的 M STN
蛋白氨基酸序列作为研究对象 , 综合比较分析二级
结构 、亲水性 、表面可及性与抗原性指数等多种参
数 , 预测猪肌生成抑制素 M STN 去信号肤蛋白可能
的 B 细胞抗原表位 , 为进一步 M STN 多肤疫苗的合
成、多表位多肤疫苗的设计 、多表位核酸疫苗的制备
和单克隆抗体的筛选奠定可靠的理论基础 , 也为研
究 M STN 蛋白特性及机体抗肌生成抑制素的免疫调
控机制提供有利的工具 。
抗原表位是抗原分子中能激发机体产生抗体并
与抗体分子结合的一段序列 , 是抗原分子启动机体
免疫反应的最基本的结构和功能单位。 B 细胞识别
蛋白抗原时 , 是以其表面的 B 细胞抗原受体(BC R )
与蛋白抗原表位(抗原决定簇)结合 , 此过程与抗原
抗体的结合相 同。 自 20 世纪 80 年代 H叩p 和
W o ds 首次提出利用亲水性参数预测 B 细胞抗原表
位的方法以来[’‘〕, 对 B 细胞蛋白抗原表位预测研究
已有许多参数和算法发表 , 取得了很大的进展与广
泛的应用 。 如果先采用生物信息学软件对目标分子
的表位进行预测 , 待选的抗原分子就会大大缩小 ,再
用相应的实验来鉴定可以起到事半功倍的效果〔’7 〕。
目前还不能仅依靠一种参数来完成对所有蛋白表位
的预测 , 多采用多参数综合考虑的手段以减少预测
的误差 , 做最接近实际情况的选择 。 本研究运用多
种预测方法综合分析多种参数 , 以提高 M sTN 蛋 白
B 细胞表位预测的准确性 。 采用 G am ie r一 R ob so n 方
法 , C h o u 一F a s m a n 方法和 K a甲lus一S e h u l z 方法预测蛋
白质的二级结构 , 三者预测的 a 一螺旋 、日一折叠及柔
性区域的一致区段 , 形成这些二级结构的可能性大 。
通常蛋白质的二级结构对抗原表位有很大影响 :a -
螺旋 、 p 一折叠的结构规则 , 有氢键维持 , 不易变形 , 能
够较牢固的维持蛋 白的高级结构 , 很难合适地与抗
体嵌合 , 且经常处于蛋白质的内部 , 因而很少可能成
为抗原表位所在区域 。 而蛋白质中的转角及无规卷
曲的柔性结构则比较松散 , 易于发生扭曲 、盘旋并展
示在蛋白的表面 , 是突出结构 , 成为抗原表位的可能
性较大〔’‘〕。
综合考虑三种方案预测结果 , M sT N 蛋白 25 -
28 、 4 8 、 5 7 一 6 6 、 7 7 一 8 2 、 9 9 一 1 0 3 、 1 0 9 一 1 1 3 、 1 7 4 -
盆物核术透报 B 勿te eh n ole gy 200 8 年增刊
178 、 1 9 3 一 2 0 0 、 2 1 9 一 2 2 7 、 2 5 0 一 2 5 7 、 3 0 8 一 3 1 5 区段
形成柔性结构的可能性大 , 在这些区域较易形成 B
细胞表位。 按 Kyte一D o o l i t t l e 亲水性方案、 E m i n i 表
面可及性方案和 Ja m es on 一 W d f 抗原性指数方案分别
预测 M STN 蛋白可能的B 细胞抗原表位 。 从预测结
果发现 , 应用不同的预测方法 , 其预测的抗原表位个
数和抗原表位可能出现的肤段有所不同。 但 M STN
蛋白l 一 1 1 、 2 2 一 2 9 、 4 1 一 5 5 、 5 7 一 6 4 、 6 2 一 9 0 、 9 9 -
1 0 4
、
1 0 8 一 1 1 5 、 1 1 9 一 1 3 0 、 1 3 8 一 1 4
、
1 5 3 一 1 6 2 、 1 6 7
一 1 7 8 、 1 9 3 一 2 0 0 、 2 0 2 一 2 1 2 、 2 1 9 一 2 2 7 、 2 3 5 一 2 4 3 、
2 5 2
一 2 6 0 、2 7 6 一 2 9 0 、3 0 6 一 3 2 0 、 3 3 1 一 3 3 7 、3 4 5 一 3 5 2
区段显示多种预测方法基本一致 , 有较高的亲水性 、
可及性和抗原性指数 , 并且在二级结构上含有易形
成抗原表位的转角和不规则卷曲等柔韧性结构 , 因
此 B 细胞表位可能在这些区域内或者附近 。 吴玉
章根据 30 种病毒蛋白质98 个 B 细胞表位共 94 个
氨基酸残基各自所占的比例 , 与 314 种普通蛋白质
中各氨基酸所占的比例进行比较分析 , 综合考虑蛋
白质的许多性质如片段的活动性 、结构 、构象和氨基
酸侧链的排列等 , 建立了抗原性指数预测方法〔”〕。
虽然该方法是建立在对病毒蛋 白B 细胞抗原库研
究的基础上 , 但对其他蛋白的抗原性分析也很有借
鉴意义[’9 〕。 根据该方法计算可能的 B 细胞表位的
平均抗原指数 , 结果显示 M STN 蛋 白 1 一 1 1 、 41 -
5 5
、
5 7 一 6 4 、 6 2 一 9 0 、 9 9 一 1 04
、
1 3 8 一 1 4
、
1 9 3 一 2 0 0 、
20 2
一 2 1 2 、 23 5 一 24 3 区段的抗原性指数最高 , 可能
是 M sTN 去信号肤蛋 白B 细胞抗原表位的优势区
段 。
用多参数综合预测的方案在一定程度上提高了
预测的准确性 , 但计算机分析软件主要是基于单个
氨基酸的性质根据氨基酸序列及其二级结构来分析
预测抗原表位 , 所预测的抗原表位均为线性抗原表
位 , 对一些表位特别是通过三维结构表现其抗原性
的构象依赖型抗原表位有一定的局限性[’。〕。 对于
这几个预测的表位 , 本研究仅是利用免疫信息学技
术进行初步筛选 , 研究结果只能作为确定猪 M STN
潜在表位的参考 , 最终应用效果必须用实验结果加
以确认 。 在今后的 M STN 的表位研究中 , 表位预测
和试验鉴定表位应该相互结合 , 使 M STN 表位的研
究能进一步有所突破 。
参 考 文 献
1 MepherTo n AC , Le e SJ . Pro e e e d i n g s of t h e N a t i o n al A e a d e m y Of S e i -
e n c e s
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1 9 9 7
,
9 4
(
2 3
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:
1 2 4 5 7
-
1 2 4 6 1
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2 沈冰蕾 , 苗树君 , 等.黑龙江八一农垦大学学报. 20 5 , 1 7 ( 5 ) : 57
~
60
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1 4 6
一 1 5 2
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4 S b
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Jo u rn 习 Of C e llu lar P h ysio logy , 1 9 9 9 , 1 8 0 : 川 l一 9 .
5 甘尚权 , 李宁 , 攀 草食家畜(季刊) , 2 0 6 , 一3 1 (2 ) : 24 一 2 6 -
6 马现永 , 毕英佐 , 等. 中国科学辑 , 2 0 硬科 , 3 4 ( 6 ) : 5 2 一 5 2 6 .
7 G arn i
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5 即th o甲e D J , R o b s o n B , Jo u rn al of M o l e e u l ar B i o l o 盯 ,
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:
9 7
一 1 2 0
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4 7
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4 5
一 1 4 8
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g K 呷lusPA , S e h u l z G E . N a t u r w i s s e n s e h aft e n , 1 9 8 5 , 7 2 ( 4 ) : 2 1 2 -
2 1 3
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一 1 3 2
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1 9 8 5
,
5 5
(
3
)
:
8 3 6
一 8 3 9
.
1 2 J a m es o n B A
,
W 必 H . Com puter appl主ea之io n s in th e b ios e ien e es ,
1 9 8 8
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4
(
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:
1 8 1
一 1 8 6
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1 3 吴玉章 , 朱锡华 , 科学通报 , 1 9 9 4 , 3 9 ( 2 4 ) : 2 2 7 5 一 2 2 7 9 .
1 4 K rc h n ak V
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n 砂m olo群 , 1 9 8 9 ,
1 7 8
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5 8 6
一 6 1 1
巧 张利媛 , 岳文斌.草食家畜(季刊) , 2 0 6 , l3 2( 3 ) : 1 一 4 .
1 6 H o p p TP
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W o d
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1 9 8 1
,
7 8
(
6
)
:
3 8 2 4
一 3 8 2 8
.
1 7 S e tt e A , F i k e s J
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4 6 1
一 4 7 0
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1 8 吕燕波 , 吴玉章 , 等. 免疫学杂志 , 2 0 3 , 19 ( 6) : 4 07 一 41 0 .
19 陈力勇 , 王正国 , 等.免疫学杂志 , 2 ( Xj s , 21 ( 3 ) : 2 48 一 25 1 .
2 0 贾杨 , 王景林 , 等.生物信息学 , 2 0 6 , 4 ( 2 ) : 53 一 56 .