西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位预测

【摘要】目的：预测西尼罗病毒E蛋白的B 细胞表位。方法：根据西尼罗病毒E蛋白基因组序列，采用Kyte-Doolittle 的亲水性方案、Emini 方案和Jameson-Wolf 抗原指数方案，辅以对E蛋白的二级结构中的柔性区域的分析，预测西尼罗病毒E蛋白的B 细胞表位。结果：最后推测西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位最有可能位于N端第35-42，147-156，191-198，226-249，329-337，375-382区段，另外E蛋白N端第275-284，313-320，396-403区段也可能存在B细胞表位。结论：应用多参数预测E蛋白的B 细胞表位，为进一步研究西尼罗病毒的蛋白特征、研制疫苗和制备单克隆抗体奠定了基础。

【关键词】西尼罗病毒；E蛋白；B 细胞表位

【中图分类号】R373.9 【文献标识码】A 【文章编号】2095-6851（2017）06-0-01

1.材料与方法

1.1 西尼罗病毒Chin-01株E蛋白氨基酸序列

根据西尼罗病毒Chin-01株基因序列（Accession Number： AY490240）推导出E蛋白氨基酸序列，共有501个氨基酸残基（图1）。

1.2 西尼罗病毒E蛋白的二级结构预测

采用Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案预测蛋白质的二级结构，各参数的意义参见文献[1]。

1.3 西尼罗病毒E蛋白B细胞表位预测

采用Kyte-Doolittle方案预测西尼罗病毒E蛋白亲水性。采用Emini方案预测西尼罗病毒E蛋白表面可及性。采用Jameson-Wolf 方案预测西尼罗病毒E蛋白抗原性指数。各参数的意义参见文献[2]。对上述方案综合比较分析，结合吴玉章[3]建立的20 种残基抗原性指数（Antigenic Index， AI）对预测的表位进行综合评判。

2.结果

2.1 西尼罗病毒E蛋白的二级结构预测结果

Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案预测的E蛋白二级结构结果不尽相同（参见图2～图4）。

将Garnier-Robson方案和Chou-Fasman方案预测的α螺旋区域和β折叠区域进行比较，两种方案同时预测的区域形成西尼罗病毒E蛋白α螺旋和β折叠的可能大。将Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案预测的柔性结构区域进行比较，三种方案同时预测的区域形成西尼罗病毒E蛋白二级结构柔性结构的可能大。

综合分析提示西尼罗病毒E蛋白的柔性结构区域位于N端第8， 15-17， 27， 36-38， 100-101， 103-104， 109-112， 145-147， 152-155， 173， 175， 181， 192-195， 226-230， 257， 276-277， 298-299， 317-320， 334-335， 377-381， 389， 399-401， 430-432， 439区段，这些区域较容易形成B细胞表位。

2.2 西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位预测结果

按Kyte-Doolittle方案预测西尼罗病毒E蛋白亲水性，按Emini方案预测西尼罗病毒E蛋白表面可及性以及按Jameson-Wolf 方案预测西尼罗病毒E蛋白抗原性指数的结果参见图5～图7。

对蛋白的亲水性、表面可及性和抗原性指数筛选出的区段进行分析，若其内部或附近区段又具有柔性结构，则较有可能为B细胞表位。综合分析上述预测结果，选取具有较好亲水性、表面可及性和较高抗原性指数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结构的区段，最后推测西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位可能位于N端第5-13， 35-42， 147-156， 172-184， 191-198， 226-249， 275-284， 286-300， 313-320， 329-337， 375-382， 387-394， 396-403区段。

3.讨论

近年来，西尼罗病毒所引起的感染性疾病在许多国家暴发流行，引起了人类的恐慌和巨大的经济损失。西尼罗病毒在一些地区已经演变成一种致命的季节性传染病，夏天开始发作，一直延续到秋天。目前西尼罗病毒广泛分布于非洲、欧洲、澳洲、亚洲、中东、北美、加勒比海和中美洲及南美洲等地。病毒感染潜伏期通常为2～14天，人类感染西尼罗病毒后大多数没有症状为隐性感染（60%～80%），少部分表F为西尼罗热（20%～40%），极少数发展成严重的神经系统感染性疾病（

蛋白质抗原表位分析是研究抗原抗体反应机制的基础，是研制多肽疫苗和新型药物的依据。随着分子免疫学与免疫信息学的发展，人们根据与抗原表位有关蛋白质的序列或结构特征建立了很多方法，实现对蛋白质结构和功能的预测。目前常用的B细胞蛋白抗原表位预测方法包括亲水性方案、可及性方案、抗原性方案、二级结构预测方案等。本研究联合采用Garnier-Robson方案、Chou-Fasman方案和Karplus-Schulz方案对西尼罗病毒E蛋白的二级结构进行预测。将前两种方案共同预测的α螺旋和β折叠区域视为西尼罗病毒E蛋白可能的α螺旋和β折叠区；将三种方案共同预测的柔性结构区域视为西尼罗病毒E蛋白可能的柔性结构区。由于α螺旋、β折叠的化学键键能较高、结构牢固、不适合作为抗原表位，而β转角和无规卷曲是比较松散的结构，易于发生形变，以突出到蛋白表面，有利于与抗体结合，因此这些柔性结构区域有成为抗原表位的可能性[4]。再根据Kyte-Doolittle亲水性方案、Emini表面可及性方案和Jameson-Wolf 抗原性指数方案分别预测西尼罗病毒E蛋白的B细胞抗原表位，选取具有较好亲水性、表面可及性和较高抗原性指数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结构的区段，辅以吴玉章建立的20 种残基抗原性指数对预测的表位进行综合评判。最后推测西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位最有可能位于N端第35-42， 147-156， 191-198， 226-249， 329-337， 375-382区段，即这些区段为B细胞表位的优势区段。另外E蛋白N端第275-284， 313-320， 396-403区段也可能存在B细胞表位。

本研究对西尼罗病毒E蛋白的B细胞表位进行了初步筛选，为西尼罗病毒的疫苗的研制和单克隆抗体的制备奠定了基础。由于抗原表位还与蛋白质的高级结构密切相关，目前应用的以氨基酸为基础的预测方法存在一定的局限性，需要通过进一步的实验结果对预测的B细胞表位加以验证。

参考文献

[1]Garnier J，Osguthorpe DJ，Robson B.Analysis of the accuracy and implications of simple methods for predicting the secondary structure of globular proteins[J].J Mol Biol，1978；120（1）：97-120.

[2]Kyte J，Doolittle RF.A simple method for displaying the hydropathic character of a protein[J].J Mol Biol，1982；157（1）：105-132.

[3]吴玉章，朱锡华.一种病毒蛋白B细胞表位预测方法的建立[J].科学通报，1994；39（24）：2275-2279.

[4]毛华伟，赵晓东.人类偏肺病毒F蛋白的B细胞表位预测[J].免疫学杂志，2006；22（3）：289-293.

[5]西尼罗病毒感染的病原学检测方法[J]. 陈晓，谢鹏. 中国媒介生物学及控制杂志. 2009（03）

[6]新疆地区蚊类携带西尼罗病毒情况调查研究[J]. 赵民，陈创夫，盛今良，郭志儒.动物医学进展. 2008（03）

[7]西尼罗病毒病[J]. 徐颖，贝绍国，刘智龙，石蕊，吴薇. 口岸卫生控制. 2008（01）