结核分枝杆菌PE＿PGRS47蛋白的生物信息学分析

发布时间：2020-10-31 22:53

　　 目的获取结核分枝杆菌(H37Rv)的pe_pgrs47基因序列以及编码蛋白PE_PGRS47的氨基酸序列,对PE_PGRS47蛋白结构以及抗原表位进行预测。方法采用ORF Finger工具对pe_pgrs47基因的开放阅读框进行分析;利用Expasy PortParam,SignalP 4.0Server,SOPMA以及SWISS-MODEL等软件和工具分析PE_PGRS47蛋白的生物信息学特征。结果结核分枝杆菌(H37Rv)的pe_pgrs47基因GC含量较高,为74.8%,预测其有5个开放阅读框;PE_PGRS47蛋白由525个氨基酸构成,pl为4.40,属于稳定、疏水性蛋白,含有两个丝氨酸磷酸化位点;二级结构中无规则卷曲结构所占比例较高,为51.05%,预测含有一个结构域,19个B细胞抗原表位,11个限制性CTL表位和16个辅助性T细胞表位。结论 PE_PGRS47蛋白含有一个保守的结构域,其结构域可能与其抑制细胞自噬的功能密切相关,预测其含有丰富的T、B细胞抗原表位,为研究PE_PGRS47蛋白的功能奠定了基础。
【部分图文】：

个大家族，研究发现其与ＭＴＢ的发病机制和毒力有关［７－８］。该蛋白家族可分为ＰＥ和ＰＥ＿ＰＧＲＳ两个亚家族，ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白是ＰＥ＿ＰＧＲＳ家族成员，是ＭＴＢ入侵巨噬细胞后ＭＴＢ上调表达的蛋白之一，是由细菌分泌产生的与自噬功能密切相关的蛋白质。用噬菌体转导法构建的ｐｅ－ｐｇｒｓ４７基因缺失Ｈ３７Ｒｖ突变株感染巨噬细胞后可观察到ＬＣ３－Ｉ向ＬＣ３－ＩＩ转化的增加，以及细胞内细菌与ＬＣ３点状结构的共定位增加，电镜观察ｐｅ－ｐｇｒｓ４７缺失的Ｈ３７Ｒｖ突变株感染的巨噬细胞中出现与自噬吞噬相关双层膜包裹的ＭＴＢ，表明ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７在预防含有ＭＴＢ的自噬体的形成中起重要作用［９－１０］，但具体靶向机制尚不明确。本实验利用生物信息学方法分析ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白的基本理化特性及结构为其靶向机制的研究奠定基础。材料与方法１蛋白及其编码基因信息的获取ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白在ＮＣＢＩ数据库中登录号为：ＣＣＰ４５５４０．１，由５２５个氨基酸构成，其氨基酸序列为：ＭＳＦＶＩＡＡＰＥＦＬＴＡＡＡＭＤＬＡＳＩＧＳＴＶＳＡＡＳＡＡＡＳＡＰＴＶＡＩＬＡＡＧＡＤＥＶＳＩＡＶＡＡＬＦＧＭＨＧＱＡＹＱＡＬＳＶＱＡＳＡＦＨＱＱＦＶＱＡＬＴＡＧＡＹＳＹＡＳＡＥＡＡＡＶＴＰＬＱＱＬＶＤＶＩＮＡＰＦＲＳＡＬＧＲＰＬＩＧＮＧＡＮＧＫＰＧＴＧＱＤＧＧＡＧＧＬＬＹＧＳＧＧＮＧＧＳＧＬＡＧＳＧＱＫＧＧＮＧＧＡＡＧＬＦＧＮＧＧＡＧＧＡＧＡＳＮＱＡＧＮＧＧＡＧＧＮＧＧＡＧＧＬＩＷＧＴＡＧＴＧＧＮ

２ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白的一般理化性质２．１分子式及氨基酸构成ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白分子式为Ｃ１８６６Ｈ２８６５Ｎ５８７Ｏ６６２Ｓ３，理论相对分子质量（Ｍｒ）为４４．１７９９６０×１０３，由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ等５种元素共５９８３个原子构成。ＰｏｒｔＰａｒａｍ软件分析ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白由５２５个氨基酸构成，包含１９种氨基酸，其中甘氨酸２１３个，占４０．６％；丙氨酸８８个，占１６．８％。其余氨基酸含量均在１０％以下，其中色氨酸２个，占０．４％。２．２等电点ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白中携带负电荷的残基总数为２１，正电荷的残基总数为８，其理论等电点为４．４０。２．３不稳定指数及亲疏水性ＰｏｒｔＰａｒａｍ及ＰｒｏｔＳｃａｌｅ软件分析ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白不稳定系数为１６．９７，半衰期为３０ｈ，其不稳定指数低于阈值４０，可将其定义为稳定蛋白质；脂肪族系数为５８．６３，５１位氨基酸的疏水性得分最高为２．６７８，在４４２位氨基酸的亲水性得分最高为－２．１６７，平均亲水指数为０．１５，为疏水性蛋白。ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白氨基酸残基的亲疏水性结果见图２。其中正值代表为该氨基酸疏水，负值则表示该氨基酸亲水。图２ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白的亲疏水性分析Ｆｉｇ．２ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙａｎｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ４７ｐｒｏｔｅｉｎ２．４翻译后修

图４ＴＭＨＭＭＳｅｒｖｅｒｖ．２．０中ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白跨膜区预测Ｆｉｇ．４ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｄｏｍａｉｎｓｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ４７ｐｒｏｔｅｉｎｉｎＴＭＨＭＭＳｅｒｖｅｒｖ．２．０图５ＳｉｇｎａｌＰ４．０Ｓｅｒｖｅｒ中ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白信号肽预测Ｆｉｇ．５ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｉｇｎａｌｐｅｐｔｉｄｅｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ４７ｐｒｏｔｅｉｎｉｎＳｉｇｎａｌＰ４．０Ｓｅｒｖｅｒ３二级结构及其结构域预测ＳＯＰＭＡ在线分析软件预测ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白含有α－螺旋（Ｈｈ）９０个，占１７．１４％；β－折叠（Ｅｅ）有１２１个，占２３．０５％；β－转角（Ｔｔ）４６个，占８．７６％；无规则卷曲结构（Ｃｃ）２６８个，占５１．０５％（图６）。利用ＢＬＡＳＴ分析对ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白进行结构域和结构域的三维预测，结果见图７。ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白含有一个结构域，属于ＰＥ家族。图６ＳＯＰＭＡ分析软件中ＰＥ＿ＰＧＲＳ４７蛋白的二级结构预测Ｆｉｇ．６ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ４７ｐｒｏｔｅｉｎｉｎＳＯＰＭＡ·４７·中国病原生物学杂志ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰａｔｈｏｇｅｎＢｉｏｌｏｇｙ２０１９年１月第１４卷第１期Ｊａｎ．２０１９，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．１
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