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研究报告

生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2010年第 3期
猪传染性胃肠炎病毒 S蛋白抗原位点分子特征分析
于天飞  朱红标  孙天国  张健  蔡雅璐  庞后琴  史小飞
(齐齐哈尔大学生命科学与工程学院,齐齐哈尔 161006 )
  摘  要:  为了进一步研究猪传染性胃肠炎病毒 S蛋白抗原位点的分子特征, 选取 GenBank中 22株 TGEV分离株, 采用
生物信息学方法对抗原位点氨基酸序列进行同源性比对分析。结果表明,不同分离株的 A和 C位点高度保守, B和 D位点则
有一些变化。
关键词:  猪传染性胃肠炎病毒  纤突蛋白  抗原表位  分子特征分析
Molecular Characteristic Analysis of TGEV S Protein Epitopes
Yu T ianfei Zhu H ongbiao Sun T ianguo Zhang J ian CaiYalu PangH ouqin ShiX iaofei
(TheK ey Lab of G enetic Engineering, Life Science and Engineering College, Q iq ihaer University, Q iqihaer 161006)
  Abstrac:t  The resea rch was to analyze themo lecu la r characters o fTGEV S prote in ep itopes. The S genes of the 22 d iffe rentTGEV
w ere se lected from G enBank and ana lyzed by the bioinform atics ana lys is softw are. The resu lts show ed that theA and C antigen s ites are
m ore conservativ e than B and D antigen sites.
Key words:  TGEV Spike pro tein Epitope M olecu lar cha racte ristics
收稿日期: 2009
11
30
基金项目:齐齐哈尔大学青年教师科研启动支持计划项目 ( 000215) ,齐齐哈尔大学生命科学与工程学院遗传工程重点实验室开放基金项目
作者简介:于天飞,男,博士,讲师,主要从事病毒分子生物学研究; E
m ai:l yu tianfei2001@ 163. com
猪传染性胃肠炎 ( transm issible gastroenterit is,
TGE)是猪的一种急性,高度接触性传染病,各种年
龄及品种的猪对本病均易感,其中两周龄以下仔猪的
死亡率可达 100%。该病病原为猪传染性胃肠炎病毒
( transm issib le gastroenteritis v irus of sw ine, TGEV )
[ 1]。
TGEV S蛋白 (或称 E2蛋白 )形成病毒粒子表
面的突起,目前研究的资料表明,它主要有以下几个
方面的作用: 携带主要的 B淋巴细胞抗原决定簇,
是惟一能诱导产生中和抗体和提供免疫保护作用的
结构蛋白; 含有宿主细胞氨肽酶受体 ( PAPN )的识
别位点,同时具有唾液酸结合活性,在决定宿主细胞
亲嗜性方面起关键作用;决定 TGEV的致病性; 具有
细胞膜融合作用, 使病毒核蛋白进入细胞浆; 决定
TGEV的血凝作用 [ 2
6]。
Fatima等 [ 7 ]确定了 S糖蛋白存在 3种水平的抗
原结构,即抗原位点、抗原亚位点和抗原决定簇。从
氨基末端开始 Madrid G roup将 S糖蛋白上的抗原位
点定为 C、B、D和 A[ 8] (本研究使用该命名 ),而 Par

is Group则定为 D、C和 A、B[ 9 ]。前者的 B、D和 A
分别和后者的 D、C和 A、B位点相互重迭。 4个抗
原位点都位于 S蛋白 N端 543个氨基酸残基之
内 [ 8, 9]。位点 A位于 TGEV的表面, 是依赖于细胞
内糖基化作用的构象表位 [ 7]。位点 A包括 3个亚
位点, A a、Ab和 Ac, 分别对 538、591和 543位氨基
酸残基的置换敏感。此外, 586位氨基酸残基同时
影响 A a和 Ab亚位点 [ 9]。位点 B依赖于细胞内的
糖基化作用,是复杂的构象依赖性抗原表位,该表位
至少由 3个亚位点构成, 其中两个位点有重叠,在结
构中都包括 97位置的色氨酸 ( T rp)。对突变株的序
列分析表明, 97、100、102、144、163和 163位置的氨
基酸可能是位点 B的构成成分 [ 7]。位点 C是线性
抗原表位,通过 PEP
SCAN肽扫描推导位点 C的线
性结构为 ( P
P /S
N
S
D /E
V /A )。 51位的丝氨酸
可能是该位点的必须氨基酸 [ 9 ]。位点 D是连续的
线性表位,位于 373至 398氨基酸残基内,试验证明
该位点的抗原性并不依赖于糖基化作用 [ 10] , 该位点
可以在细菌中获得表达,表达蛋白具有抗原性 [ 9, 11]。
通过 PEP
SCAN肽扫描推导 383到 388位氨基酸残
生物技术通报 B iotechnology  Bulletin 2010年第 3期
基是位点 D的构成部分, 383位丝氨酸和 384位酪
氨酸的突变导致该位点不能被单抗所识别 [ 12]。
为了进一步研究猪传染性胃肠炎病毒 S蛋白抗
原位点的分子特征,本研究选取 GenBank中 22株不
同 TGEV分离株, 采用生物信息学方法对抗原位点
氨基酸序列进行同源性比对分析,为 TGE的表位疫
苗及诊断试剂的研制奠定必要的理论基础。
1 材料与方法
11 氨基酸序列
22株不同 TGEV毒株 S蛋白抗原表位区氨基
酸序列选自 GenBank数据库, 相关信息见表 1。
PUR46
MAD、TH98、NEB72
RT和 SC
Y等 4毒株与
其它毒株相比在 375和 376处有两个氨基酸的缺
失,本研究中抗原表位区氨基酸顺序编号以 PUR46

MAD为标准。
表 1 TGEV各地分离株
序号 毒株名称 分离地 基因序列号 表位构成
1  TH 98 黑龙江  AF494337 A1B1C1D3
2  attenuatedH 黑龙江  EU074218 A1B4C1D2
3  H16 黑龙江  FJ755618 A1B4C1D2
4  TS 甘肃  DQ201447 A1B2C1D2
5  TSX 陕西  DQ001167 A1B1C1D2
6  SC
Y 四川  DQ443743 A1B1C1D3
7  HN2002 江苏  AY587882 A1B4C1D2
8  TFI 台湾  Z35758 A1B1C1D2
9  TO14 日本  AF302263 A1B2C1D1
10  HKT2 韩国  AF481366 A1B1C1D1
11  KT2 韩国  AF481360 A1B1C1D1
12  KT6 韩国  AF481364 A1B1C1D3
13  133 韩国  AF481365 A1B1C1D1
14  Pu rdu e 美国  DQ811789 A1B1C1D3
15  PUR46
MAD 美国  PTGPRCVSF A1B1C1D3
16  Pu rdu e P115 美国  DQ811788 A1B1C1D3
17  M iller 美国  S51223 A1B5C1D2
18  M illerM 6 美国  DQ811785 A1B5C1D2
19  M illerM 60 美国  DQ811786 A1B4C1D1
20  FS772 /70 英国  X53128 A1B2C1D2
21  96
1933 英国  AF104420 A2B3C2D2
22  NEB72
RT 西班牙  M94099 A1B1C1D3
12 抗原表位区氨基酸序列比对分析
利用 DNAMAN分析软件,对 TGEV各毒株的抗
原表位区氨基酸序列进行比对分析。构象表位 A
和 B采用表位决定氨基酸归类法,线性表位 C和 D
采用表位构成氨基酸和抗原表位模拟预测归类法。
2 结果
21 A抗原位点氨基酸序列比对分析
对表位构成氨基酸残基 538、543、549、586和 591
进行分析,结果显示 538位氨基酸为 K, 543位氨基酸
为 G, 586位氨基酸仅在毒株 96
1933中为 N,其他毒
株中均为 D, 591位氨基酸为 R。据此, A位点构成氨
基酸可以分为两种类型,既 K538G543T549D586R591和 K538
G
543
T
549
N
586
R
591
,分别命名为 A1和 A2。
22 B抗原位点氨基酸序列比对分析
B抗原位点构成氨基酸组合情况有 5种, 包括
W
97
R
100
R
102
S
144
S
163
S
165
, W
97
K
100
R
102
S
144
S
163
S
165
, D
97
R
100
R
102
S
144
F
163
S
165
, S
97
K
100
R
102
S
144
S
163
S
165
, L
97
K
100
R
102
S
144
S
163
S
165
,分别命名为 B1、B2、B3、B4和 B5。
23 C抗原位点氨基酸序列比对分析
选取 C抗原位点区 ( 47- 55位氨基酸 ), 51位
的表位构成必须氨基酸在所有毒株中均为 S, 48位
氨基酸有 P /S / I 3种形式的变化, 53位氨基酸有 V /
A两种形式的变化, 根据 DNAStar软件抗原性模拟
结果, 48位 P /S和 53位 V /A之间的转换对抗原表
位几乎没有影响,然而 48位氨基酸为 I时大大降低
了该区段的抗原性。如图 1所示, 该位氨基酸为 I
仅见于96
1933毒株。因此, C抗原位点可以分为两
种类型 L
P /S
P
N
S
D
V /A
V
L和 L
I
P
N
S
D
V

V
L, 分别命名为 C1和 C2。
24 D抗原位点氨基酸序列比对分析
选取 D抗原位点区 ( 373 - 396位氨基酸 /398
位氨基酸 ) ,表位构成氨基酸 S383、Y384、G385和 P388在
所有的毒株中高度保守。该区域氨基酸变化情况较
为复杂 (图 2) ,共有 8种类型。对这些类型分别进
图 1 C抗原位点区抗原性模拟
136
2010年第 3期 于天飞等:猪传染性胃肠炎病毒 S蛋白抗原位点分子特征分析
行抗原性模拟, D抗原位点可以分为 3种类型, 分别
命名为 D1、D2和 D3(图 3)。
根据氨基酸替换情况分成
!组
图 2 D抗原位点氨基酸序列比对分析
∀ , !为 D1; #, ∃ , % 为 D2; , & , ∋ 为 D3
图 3 D抗原位点区抗原性模拟
3 讨论
在进行具体试验之前, 综合运用生物信息学的
技术方法对有关信息进行分析、处理、模拟和预测,
制订出切实可行的方案,可以增强试验的目的性,提
高试验的成功率。这种研究策略可以减少不必要的
人力、物力和时间的浪费,正在为越来越多的研究者
所采用 [ 13]。抗原表位是外源抗原分子激发动物机
体发生免疫应答的最基本结构和功能单位。表位生
物学的研究有助于新型疫苗的研究与开发、疫病的
预防与诊断等,也有助于病原微生物致病机理和免
疫机制的探索与阐明 [ 14]。
本研究采用生物信息学方法对抗原位点氨基酸
序列进行同源性比对分析。对于 A和 B这样的构
象表位,至今还没有较好的生物学软件进行模拟预
测, 因此采取对表位决定氨基酸的分析来判定表位
的变化。而对于线性表位,预测方法比较成熟,所以
除了对表位决定氨基酸进行分析外, 还对这两个表
位进行了抗原性模拟,研究氨基酸改变对抗原表位
的影响。结果表明,不同分离株的 A和 C位点高度
保守, B和 D位点则有一些变化。随着对 TGEV分
子生物学研究的深入,基于抗原表位水平的基因工
程疫苗和诊断试剂的研制越来越得到人们的关注。
A抗原位点含有中和表位, 同时该位点极为保守, 在
诊断和免疫保护方面具有特别的重要性; C抗原位
点在各毒株中也极为保守, 该位点在猪呼吸道冠状
病毒 ( porcine resp iratory coronav irus, PRCV )中缺失,
该位点在 TGEV和 PRCV的鉴别诊断中具有生要
意义。
英国分离株 96
1933在 A、C两个保守位点和 D
位点上和其他毒株相比具有大的变化,提示面对宿
主的疫苗免疫选择压力下, 一些新型的 TGEV开始
在个别地区出现。这些新型 TGEV的出现对 TGE
的流行病学调查、防控措施的制定和养猪业健康持
续发展都会带来一定的负面影响, 应该引起足够的
重视。
参 考 文 献
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