基于噬菌体展示的多肽预处理以及表位预测研究

发布时间：2020-05-12 03:18

【摘要】：B细胞表位识别在疫苗制备和疾病诊断方面有着举足轻重的地位,但是传统的实验手段来定位表位既耗时又费力并且价格昂贵,因此科研人员通过计算的方法来预测表位逐渐成为一个辅助方案,而其中基于噬菌体展示的模拟肽数据的表位预测是重要的分支。本文以基于模拟肽的表位预测为主要研究内容,对模拟肽的噪声筛查、表位预测算法及工具以及测试数据这三部分进行了主要研究。通过研究传统噬菌体展示的实验过程和方法,并参考比对分析现有噪声筛查工具的实现方法,开发了一款识别塑料结合肽在线服务叫做PSBinder。该服务采用支持向量机算法,选取优化过后的氨基酸组份信息为特征进行构建,具备良好的性能。其在线链接为http://i.uestc.edu.cn/sarotup/cgi-bin/PSBinder.pl。通过对基于模拟肽的B细胞表位预测评估数据的研究,在本课题组原有基础上进行进一步挖掘处理,整理出了一套包含模板复合物、标准表位以及具体模拟肽数据的测试数据集。通过研究已有B细胞表位预测工具的实现方法和核心算法,针对现有工具的不足,采用全新的思路和算法开发了一款新的B细胞表位预测工具,并将其实现为PyMOL软件的插件。该工具借助PyMOL强大的分子三维结构展示能力和灵活的操作能力,成为了一款具备跨平台、运行速度快、数据有保障、预测准确率高、展示和操作灵活等特点的工具。综上所述,本课题通过对B细胞表位预测的数据、实现算法和评估数据的整个流程的研究,开发了全新的噪声识别工具和表位预测工具,并更新了基于模拟肽的B细胞表位预测的标准测试集。本研究对噬菌体展示数据假阳性识别,疫苗制备以及疾病诊断等方面具有推动作用,在科学研究与实际应用中具有一定的意义。
【图文】：

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第一章绪论噬菌体展示技术噬菌体是具备侵染细菌能力的病毒，其最主要构成物质是蛋白质和核酸。细菌的感染，使自身的遗传物质在细菌中表达，然后完成自身的组装进而体的增殖。通过现代基因工程的实验手段，把外源遗传物质插入到噬菌体 VIII 中，在经过转录翻译等过程后会形成的融合蛋白，其仍旧具有装配能还能够将外源表达物暴露在表面。并且噬菌体培养成本低，增殖速度快。验中使用随机 PCR 等实验技术，，往往能十分方便地构建含有数百万计甚亿计的多样性的噬菌体文库（phagelibrary）。在此基础之上，美国密苏里治·史密斯教授于 1985 年极具开创性地发明了噬菌体展示技术[1]，使得能够像钓鱼那样利用不同的鱼饵（生物淘选的靶标）从大海（噬菌体文库不同种类的鱼（产生能与靶标结合的多肽的噬菌体），该技术于 2018 获化学奖。噬菌体展示原理如图 1-1 所示。

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第一章绪论得到在已经发表数据中和自己的研究结果较为相似的多肽数据；PhD7Faster 能够预测从 Ph.D.-7 文库中筛选出来的多肽是否具有增殖优势。这些工具都能在一定程度上减轻增殖或选择相关噪声对后续研究的不利影响。但是现有的噪声工具还远不能完全消除噪声，噪声消除工具仍旧需要补充和丰富。噪声消除手段和生信工具的补充将在一定程度上减轻增殖或选择相关噪声对后续研究的不利影响，减少不必要的实验和损失，对精准实验起到推动促进作用。1.3 B 细胞表位预测研究表位（epitope）指的是在抗原表面上能够与抗体特异性结合的特异性化学基团，又称为抗原决定簇。一般的免疫应答过程，如图 1-2 所示，抗原首次入侵免疫系统，其抗原特征会被抗原提呈细胞收集提呈给 T 细胞，T 细胞活化并识别消灭抗原，同时活化的 T 细胞分泌细胞因子帮助 B 细胞增殖分化进而在抗原二次侵入时直接识别并消灭。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q503

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