バイオインフォマティクスに基づくヨモギ花粉アレルゲンART v 1タンパク質のB/Th細胞エピトープ予測

Summary

ここでは、ヨモギ花粉の主なアレルゲンArt v 1タンパク質の物理化学的特性、二次構造、およびBおよびTヘルパー細胞エピトープを予測するためのバイオインフォマティクス相関分析を実行するためのプロトコルを提示し、ヨモギ花粉アレルギー疾患ワクチンと疾患治療のその後の開発のための理論的基礎を提供します。

Abstract

ヨモギ花粉アレルゲンArt v 1タンパク質の配列特性を解析し、そのB細胞およびTh(ヘルパーT細胞)細胞エピトープを予測するために、Genebankを参照してArt v 1タンパク質の遺伝子配列とアミノ酸配列を求めた。ExPASyのProt Param、TMHMM、DNAstar Protean、Swiss-Model、UCLA-DOE LAB SAVES v6.0、およびIEDBを使用して、タンパク質の物理化学的特性、膜貫通領域、二次構造、三次構造、およびタンパク質のB細胞およびTh細胞エピトープを解析および予測しました。

Art v 1タンパク質は132アミノ酸残基で構成され、相対分子量は13404.26、分子式はC₅₈₄H₉₀₃N₁₅₇O₁₈₁S₁₂、pI値は7.49、脂質溶解度指数は41.59、親水性指数は-0.454で、親水性タンパク質と見なされます。不安定性指数(ii)は78.11で、不安定タンパク質に分類されます。タンパク質のN末端には、5〜27アミノ酸残基配列に位置するαヘリックス膜貫通領域があり、1〜24位がシグナルペプチド配列です。ランダムコイル、βターン、αヘリックス、βシートがあり、親水性領域、フレキシブル領域、表面アクセシビリティ領域の構造も含まれています。

三次構造の予測結果は、二次構造の解析結果と一致しています。5つの優性B細胞エピトープが予測され、それらはArt v 1 71-87、Art v 1 33-49、Art v 1 104-120、Art v 1 95-111、およびArt v 1 86-102でした。5つのTh細胞優性エピトープがあり、それらはArt v 1 2-16、Art v 1 3-17、Art v 1 4-18、Art v 1 5-19、およびArt v 1 6-20でした。Art v 1タンパク質は、B細胞およびTh細胞エピトープの存在により、良好な抗原性を有すると予測されています。

Introduction

ヨモギは、キク科のヨモギ属で、内モンゴル自治区、甘粛省、および中国の他の地域に広く分布しています¹。ヨモギ花粉によって誘発されるさまざまなアレルギー疾患は、通常、アトピー性の個人が花粉アレルゲンに繰り返し曝露され、生理活性メディエーターが生成されることによって引き起こされるI型アレルギーであり、鼻粘膜、結膜、気管支のカタル性炎症、さらには喘息発作^{を引き起こします2}。WHO/IUIS アレルゲン命名小委員会³ は、現在、7 つのヨモギアレルゲン、すなわち Art v 1-Art v 6 と Art AN 7 を公式に認めています。Art v 1タンパク質は、ヨモギ花粉アレルギーの主な原因の1つです。分子量は24-28kDaで、ヨモギ花粉⁴にアレルギーのある個人の95%が認識できます。これは、C末端のプロリンに富む尾部に接続されたN末端のβ-ディフェンシン様ドメインで構成されています。デフェンシンは、いくつかの真核生物5で発現する内因性抗菌ポリペプチド^です。

現在、アレルゲン免疫療法(AIT)は、アレルゲンへの曝露を避けるだけでなく、アレルギー疾患の自然な経過を変えることができ....

Protocol

1. Art v 1タンパク質の物理的および化学的性質

1. GeneBank(Table of Materials)にAF493943.1を入力して、Art v 1タンパク質のアミノ酸配列を取得します(Supplemental File 1-Supplemental Figure S1)。
   注:Art v 1タンパク質は、624 bpの遺伝子配列によってコードされる132個のアミノ酸を含んでいます。そのアミノ酸配列(AAO24900.1)はMAKCSYVFCAVLLIFIVAIGEMEAAGSKLCEKTSKTYSGです
   KCDNKKCDKKCIEWEKAQHGACHKREAGKESCFCYF
   DCSKSPPGATPAPPGAAPPPAAGGSPSPグスプ
   PPADGGSPPVDGGSPPPPSTH.
2. Expasy ProtParamツール(材料表)を起動し、ステップ1.1で説明したArt v 1タンパク質アミノ酸配列を入力します。 [パラメータの計算]ボタンをクリックすると 、アミノ酸組成、原子番号、分子式、相対分子量、正電荷と負電荷、等電点、不安定性指数が表示されます(補足ファイル....

Results

ExPASyのProt Param Toolオンラインソフトウェアは、タンパク質¹⁰の物理化学的および機能的特性評価に使用されました。オープンテキスト読み取りフレームの長さは624 bpで、132個のアミノ酸をコードし、合計1,837個の原子と13,404.26の相対分子量を持つタンパク質をコードしました。分子式はC₅₈₄H₉₀₃N₁₅₇O₁₈₁S₁₂であり、そのうち上位3つのアミノ酸はプロリン(Pro、15.9%)、アラニン(Ala、12.1%)、グリシン(Gly、11.4%)であり、残りのアミノ酸は10%未満を占めています。等電点(pI)値は7.49、負電荷残基の総数(Asp + Glu)は13、正電荷残基の総数(Arg + Lys)は14です。脂質溶解度指数は41.59、親水性指数は-0.454で、親水性タンパク質です。不安定性指数(ii)は78.11で、不安定タンパク質に分類されます。

TMHMM Server V.2.......

Discussion

ヨモギは中国で最も重要な屋外アレルゲンの1つであり、その花粉粒子は直径19〜25μmと小さく、風によって簡単に分散され、大量の粉末が生成されます。さらに、患者のアレルギー症状の重症度は、空気中の花粉含有量と相関しています⁵。Art v 1 はヨモギ花粉アレルギーの画期的なアレルゲンと見なされており、ヨモギアレルギーの患者の 95% 以上が Art v 1 に敏感です。中国では、ヨモギアレルギー患者の~81%がArt v 1可溶性免疫グロブリンE(sIgE)¹⁴陽性を示しています。

本研究では、主にヨモギ花粉タンパク質Art v 1の基本特性をバイオインフォマティクス技術を通じて解析した。タンパク質の二次構造と膜貫通構造領域の予測と解析において、Art v 1タンパク質は不安定な親水性タンパク質であることがわかりました。構造内にαヘリックス構造とβシート構造が存在し、これらは安定しており、水素結合の存在により変形しにくい.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ABCpred	Indraprastha Institute of Information Technology, India		https://webs.iiitd.edu.in/raghava/abcpred/ABC_submission.html
DNAstar Protean ソフトウェア	DNASTAR, Inc.	バージョン7.1
Expasy ProtParamツール	SIB Swiss Institute of Bioinformatics		https://web.expasy.org/protparam/
GeneBank	National Center for Biotechnology Information		https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/
IEDB Analysis Resource	, National Institute of Allergy and Infectious Diseases		http://www.iedb.org/
SignaIP-5.0サーバー	DTU Health Tech		https://services.healthtech.dtu.dk/services/SignalP-5.0/
スイスモデルオンラインソフトウェア	BIOZENTRUM		https://swissmodel.expasy.org/interactive
TMHMM サーバー	DTU Health Tech	Version 2.0	https://services.healthtech.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/
UCLA - DOE LAB SAVES	US Department of Energy Office of Science	Version6.0	https://saves.mbi.ucla.edu/