利用DNAStar软件预测热带无爪螨主要致敏原Blo t 5的抗原表位

2024年4月27日发(作者：)

利用DNAStar软件预测热带无爪螨主要致敏原Blo t 5的抗

原表位

王晓哲;肖正泮;韦双双;王大勇;裴业春

【摘 要】利用DNAStar Protean软件对热带无爪螨主要致敏原Blo t 5的二级结

构和表面特性进行分析,如理化性质、亲水性、表面可及性、可塑性等,预测Blo t5

蛋白的B抗原表位和T抗原表位.实验结果表明,Blo t5蛋白的二级结构以α螺旋为

主,存在6个潜在的B抗原表位位点,可能的B抗原表位区域有:18-31,39-48,56-

77,86-101,105-112,117-133氨基酸残基或其附近.含有7个潜在的T细胞抗原表

位区域:32-37,40-44,57-65,70-79,86-95,100-104,115-120氨基酸残基或其附近.

笔者应用Protean软件预测了热带无爪螨主要致敏原Blot 5的抗原表位,为进一步

研究Blot 5致敏原的结构与功能,研制针对热带螨的预防性和治疗性疫苗、开发相

应的诊断试剂盒奠定了基础.%The secondary structure and surface properties

of Blot 5 allergen from Blomia tropicalis,such as physical and chemical

characters,hydrophilicity,surface probability,flexible regions and

antigenicity,were analyzed by using the DNAStar Protean software to

predict B-cell and T-cell epitopes of secondary structure of Blot

5 was rich in alpha helix,and the Blo t 5 contained six potential B cell

epitopes located at 18-31,39-48,56-77,86-101,105-112,117-133 amino acid

residues or were seven potential T cell epitopes located at

32-37,40-44,57-65,70-79,86-95,100-104,115-120 amino acid residues or

epitopes of the major allergen Blot 5 from alis were

predicted by using the Protean results can provide a base for

the studies of structure and function of the allergen Blot 5,and

development of preventive and therapeutic vaccines for Blomia tropicalis

and diagnostic kits for detection of allergens induced by alis.

【期刊名称】《热带生物学报》

【年(卷),期】2017(008)001

【总页数】6页(P107-112)

【关键词】热带无爪螨;抗原表位;Blo t 5;DNAStar 软件

【作 者】王晓哲;肖正泮;韦双双;王大勇;裴业春

【作者单位】海南大学热带农林学院动物科技学院,海口570228;海南大学热带农

林学院生物学院,海口570228;海南大学热带农林学院生物学院,海口570228;海南

大学热带农林学院生物学院,海口570228;海南大学热带农林学院动物科技学院,海

口570228

【正文语种】中 文

【中图分类】R384.4

尘螨是支气管哮喘发生的重要诱因之一，对尘螨敏感的人口比例高达10%，而在

过敏性哮喘病人中，这个比例超过90%(美国过敏、哮喘和免疫学会网站数据，

ACAAI)。最主要的3种尘螨是粉尘螨(Dermatophagoides farinae)、屋尘螨

(Dermatophagoides pteronyssinus)和热带无爪螨(Blomia tropicalis)[1]。热带

无爪螨，又称热带剥爪螨、热带螨，属于甘螨总科垫螨科无爪螨属[2]，在热带或

亚热带地区，常可以检出该螨种或其过敏原[3]。在热带地区，热带螨是非常重要

且占优势的螨，可诱发严重过敏反应，包括过敏性皮炎、过敏性鼻炎、哮喘等[4-

5]，甚至可能引起湿疹[6]。海南岛年平均温度22～26 ℃，相对湿度在76% ～

86%，是我国最适宜热带螨孳生地之一。崔玉宝等曾对海口市大学生宿舍螨类孽

生情况进行调查，发现热带螨是海南省地区的优势螨种，其检出阳性率高达

71.56%[7]。而陈实等对海南121例患儿检测结果表明，对热带无爪螨的皮肤点刺

阳性率为85.8%。体外特异性IgE为 87.6%[8]。在热带地区和亚热带地区，热带

螨是非常重要的致敏原之一。通过免疫抑制试验发现，热带螨有多种IgE结合蛋白

存在，目前至少有11种被列入致敏原库，分别是Blo t 1，3，4，5，6，10，11，

12，13，19，21[4, 9]。Arruda等对美国、英国和巴西等地区的哮喘患者研究结

果表明，热带螨在热带地区的螨种中占优势地位，其中Blo t 5是热带螨的主要变

应原[10]。而其他研究者也证实，热带螨主要过敏原是Blo t 5，超过70%的患者

对其呈阳性反应[11-12]。目前，对于热带螨的研究还不太深入，其致敏原蛋白的

结构与功能尚未清楚，缺乏有效的预防和治疗手段。笔者利用生物信息学手段，对

热带螨主要致敏原Blo t 5蛋白的二级结构、抗原表位等进行分析与预测，旨在为

原核表达热带无爪螨主要变应原Blo t 5蛋白及相关抗体的制备提供理论基础，也

为研究该蛋白的免疫学特性研究奠定一定的基础。

1.1 基因序列 热带螨Blo t 5 基因序列来自NCBI Genbank库

(GenBank:U59102)。

1.2 软件 利用DNASTAR有限公司开发的生物软件DNAStar 软件包中Protean

软件，对Blo t 5蛋白的二级结构、表面可及性、可塑性、B/T细胞抗原表位等进

行了预测与分析。

1.3 Blo t 5 蛋白氨基酸的获取 从NCBI 网站获取Blo t 5 蛋白氨基酸全长序列

(GenBank:U59102)，含134 个氨基酸。

1.4 Blo t 5蛋白二级结构的预测 对Blo t 5蛋白二级结构的α螺旋、β折叠、β转

角和无规则卷曲等进行预测，采用Garnier-Robson方法[13]和Chou-Fasman

方法[14]。

1.5 亲水性分析 应用DNAStar Protean软件分析,采用Kyte-Doolittle[15]和

Hopp-Woods[16]等方法。

1.6 表面可及性分析 采用Emini 方法[17]预测某些特定氨基酸区域位于蛋白质的

表面可及性。

1.7 可塑性分析 应用DNAStar Protean软件分析,采用Karplus-Schulz[18]方法

预测蛋白质骨架区的柔韧性，即可塑性。

1.8 B细胞抗原表位预测 采用Jameson-wolf 方法[19]，预测Blo t 5抗原潜在的

B细胞抗原表位。最后根据Blo t 5的二级结构预测及其表面特性，如蛋白质亲水

性、表面可及性、柔韧性、抗原性等综合分析所预测的Blo t 5蛋白的B 细胞抗原

表位。

1.9 T 细胞抗原表位的预测 利用AMPHI 方法[20]预测免疫优势辅助性T 淋巴细

胞抗原位点，Rothbard-Taylor 方法[21]预测含有特定基序(motif)的潜在T淋巴

细胞抗原决定簇，综合预测T细胞抗原表位。

2.1 Blo t 5 氨基酸序列分析 1 MKFAIVLIAC FAASVLAQEH KPKKDDFRNE

FDHLLIEQAN HAIEKGEHQL LYLQHQLDEL 61 NENKSKELQE KIIRELDVVC

AMIEGAQGAL ERELKRTDLN ILERFNYEEA QTLSKILLKD 121 LKETEQKVKD

IQTQ，Blo t 5蛋白含有134个氨基酸，其中N端1～17氨基酸残基(下划线部分)

为信号肽序列[22]，成熟Blo t 5蛋白共117个氨基酸，分子质量为13.9×103，

等电点(isoelectric point, pI)为4.92。

2.2 Blo t 5 蛋白的二级结构预测 综合Gamier-Robson和Chou-Fasman 2 种方

法预测Blo t 5蛋白的二级结构，发现其主要以α螺旋为主，约占91%，主要分

布在1～20,29～62,67～134氨基酸残基；β转角主要形成在21～28，63～66

氨基酸残基附近，没有β折叠和无规卷曲(图1)。

2.3 Blo t 5 蛋白的亲水性 利用Kyte-Doolittle 方法和Hopp-Woods 方法对Blo

t 5蛋白的亲水性进行分析，结果(图2)显示:Blo t 5亲水性区域主要分布在：17～

34，40～52，56～77，88～112，117～133 氨基酸残基，而在Blo t 5 蛋白的

N端1～17氨基酸残基有很大的疏水性，这是因为该区域是Blo t 5蛋白的信号肽

[22]。

2.4 Blo t 5 蛋白的表面可及性 可及性较高区域,位于Blo t 5 蛋白分子表面，而可

及性较低区域，则埋藏于分子内部的区域[23]。由图3可见，Blo t 5 蛋白的表面

可及性较高区域是：18～30，56～69，92～97，104～112，120～129氨基酸

残基。

2.5 Blo t 5 蛋白的可塑性 利用Karplus-Schulz 方法对Blo t 5蛋白的可塑性进行

分析，结果(图4)显示，柔韧性较高区域有19～30，44～47，58～71，85～98，

108～114，119～131氨基酸残基。这些区域可能具有一定的柔韧性,形成表位的

可能性较大,容易与抗体进行嵌合[23]。

2.6 Blo t 5 蛋白的B细胞抗原表位 利用Jameson-Wolf方法对Blo t 5蛋白的B

细胞抗原表位进行预测(图5),可看出Blo t 5存在6个潜在的B细胞抗原表位位点,

可能的B细胞抗原表位区域: 18～31，39～48，56～77，86～101，105～11，

117～133氨基酸残基。

2.7 Blo t 5 蛋白的T细胞抗原表位 由Rothbard-Taylor方法和AMPHI方法综合

预测，Blo t 5蛋白的T细胞抗原表位可能有7个，主要位于32～37，40～44，

57～65，70～79，86～95，100～104，115～120氨基酸残基。

热带无爪螨[2]是热带地区常见的、重要的螨种之一[24]，在热带或亚热带国家(新

加坡[25]、马来西亚[26]、印度尼西亚[27]、巴西[28])与地区(中国广州[29]、中国

香港[30]和中国台湾[31])中，热带螨过敏发生率很高，与许多过敏性疾病的发生

也有明显的相关性[32]。对海口市孽生尘螨种类的调查也发现，热带螨是海南地区

的优势螨种[33-34]，其诱发的过敏反应也十分广泛，陈实等在海南进行的过敏原

皮肤点刺检测和过敏性哮喘患儿对螨类血清特异IgE 检测，发现其对热带螨的阳

性率超过85%[8,35]。热带螨致敏原具有种属特异性，与其他螨类有较低的交叉反

应性。通过免疫抑制试验发现热带螨至少有20多种IgE结合蛋白存在，十多种被

列入致敏原库，包括Blo t 1，3，4，5，6，7，10，11，12，13，19，21等[4,

9, 36]，多数组分的结构与功能尚未清楚。其中，与屋尘螨、粉尘螨的主要过敏原

是第1组和第2组抗原不同，Blo t 5是热带螨最主要的致敏原[10]，超过70%的

哮喘和过敏性鼻炎患者呈阳性反应，患者血清与Blo t 5致敏原有强烈的IgE结合

反应[11-12]。

本研究运用生物信息学技术对Blo t 5蛋白的二级结构、亲水性、表面可及性、柔

韧性、B 细胞抗原表位等进行分析与预测。蛋白质的表位与其二级结构密切相关，

蛋白质的二级结构有α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲4种，其中α螺旋和β

折叠常位于蛋白质的内部，因此不易与抗体结合，β转角和无规则卷曲更容易突出

在蛋白质的表面，与抗体嵌合可能性很大,成为候选抗原表位的可能性更大[9，37]。

本研究综合了Gamier-Robson和Chou-Fasman 2 种方法对Blo t 5蛋白的二级

结构进行了预测， 结果显示，Blo t 5蛋白二级结构主要以α螺旋为主，这与之前

的研究结果类似[38]，Blo t 5致敏原存在2个潜在的β转角，位于21～28，

63～66氨基酸残基附近，约占8%，没有无规卷曲，这表明其B细胞抗原表位可

能相对较少。而根据亲水性、表面可及性、可塑性的分析结果可看出，Blo t 5致

敏原亲水性多肽分布较均匀，在18～30，56～69，120～129等氨基酸残基区域

存在较高的表面可能性区域，且在Blo t 5蛋白的中部至C端存在较多柔韧性区域，

在这些区域发生折叠和扭曲的几率较高，形成表位的可能性也较大，容易与抗体结

合。这也与之前报道相符，Blo t 5 的IgE表位预测主要位于Glu93，Asn98，

Glu103，Glu108等氨基酸残基[39]，而甚至有研究者认为Blo t 5 C端72个氨

基酸残基几乎包含了所有抗原表位[40]。利用Jameson-Wolf方法对Blo t 5蛋白

的B细胞抗原表位进行预测， Blo t 5存在6个潜在的B细胞抗原表位位点，可能

的B细胞抗原表位区域有18～31，39～48，56～77，86～101，105～11，

117～133氨基酸残基，而由Rothbard-Taylor方法和 AMPHI 方法综合预测，

Blo t 5蛋白的T细胞抗原表位可能有7个，主要位于32～37，40～44，57～65，

70～79，86～95，100～104，115～120 氨基酸残基。综合二级结构预测、表

面可及性方案、可塑性方案以及抗原性方案，热带螨主要致敏原Blo t 5的抗原表

位最可能的区域位于其氨基酸链的中段至其C末端，具体的抗原表位位点则需要

设计相关实验对预测结果进行验证。

DNAStar 软件对抗原表位的预测主要基于氨基酸一级结构，对构象依赖的B 细胞

表位具有一定局限性，对于各个参数分析结果缺乏自主归纳分析[41]，预测的结果

需要进一步通过实验进行确认，可以通过人工合成表位多肽[42]，或者将抗原表位

多肽与其他抗原性较大的蛋白相偶联[43]，增加其免疫原性，进行了免疫学验证，

同时也可以辅助其他的预测软件进行预测进一步验证。何焱等[44]利用DNAStar

软件对牛源金黄色葡萄球菌FnbpA-A基因抗原表位进行了预测，辅于ABCpred

方法预测结果作为验证，筛选出部分候选表位肽作为基因工程诊断抗原及亚单位疫

苗的候选基因。本研究通过DNAStar软件对热带螨主要致敏原Blo t 5的二级结

构和表面特性进行了分析，并预测了其潜在的B细胞抗原表位和T细胞抗原表位，

为该蛋白的免疫学特性研究奠定一定的基础，也为进一步研究热带螨的致敏诊断试

剂盒、其预防性和治疗性疫苗的开发奠定了基础。

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