结核分枝杆菌PE_PGRS33蛋白的生物信息学分析

发布时间：2020-11-09 10:54

　　 目的应用生物信息学方法对结核分枝杆菌Rv1818c基因编码蛋白PE_PGRS33的结构和功能进行预测分析。方法自GenBank数据库中提取Rv1818c基因相关基因信息;运用ProtParam及ProtScale预测其编码的PE_PGRS33蛋白理化性质和亲疏水性;分别运用NetPhos、TMHMM分析PE_PGRS33的磷酸化位点、跨膜螺旋;利用SOPMA、SWISS、MODEL分析PE_PGRS33蛋白的二级结构并建立三级结构模型;利用Bepired、ABCpred及SYFPEITHI预测PE_PGRS33蛋白的B细胞与T细胞表位。结果 Rv1818c基因编码的PE_PGRS33蛋白含有498个氨基酸残基,疏水系数0.425,为疏水性蛋白。PE_PGRS33含有7个磷酸化位点,不存在跨膜区域,二级结构以无规卷曲为主(占50.20%),结构较松散。利用SWISS-MODEL建构建出PE_PGRS33蛋白的三级结构。PE_PGRS33蛋白含有27个B细胞抗原表位,数个T细胞优势表位。结论 PE_PGRS33蛋白是结核分枝杆菌的重要表面暴露蛋白,与结核分枝杆菌的潜伏感染密切相关。生物信息学预测该蛋白含有多个抗原表位,可作为结核治疗的潜在分子靶标。
【部分图文】：

的７８．１６％；Ｒｖ１８１８ｃ基因的起始密码子和终止密码子分别为ＡＴＧ，ＴＡＧ。其编码的ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白在ＮＣＢＩＧｅｎＢａｎｋ数据库中氨基酸序列的登录号为ＹＰ＿１７７８４６．１，由４９８个氨基酸构成。经ＯＲＦＦｉｎｇｅｒ工具分析，Ｒｖ１８１８ｃ基因含有６个开放阅读框，其中最长的一个开放阅读框显示Ｒｖ１８１８ｃ基因被通读，全长１４９７ｂｐ（图１），与预测的编码ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白长度一致。图１Ｒｖ１８１８ｃ基因的开放阅读框分析Ｆｉｇ．１ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅｏｆｔｈｅＲｖ１８１８ｃｇｅｎｅ２ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白的理化性质使用Ｅｘｐａｓｙ子软件Ｐｒｏｔｅｐａｒａｍ预测分析自ＮＣ－ＢＩＧｅｎＢａｎｋ中获取的ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白氨基酸序列，该蛋白分子式为Ｃ１７２８Ｈ２７２１Ｎ５４１Ｏ５９７Ｓ４，由５５９１个原子构成，包含Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ五种元素，相对分子质量为４０．７５５１×１０３，ｐＩ为４．１３。该蛋白由４９８个氨基酸构成，包含１９种氨基酸，其中甘氨酸（Ｇｌｙ）占４１．１６％，丙氨酸（Ａｌａ）占２０．０８％，其余氨基酸所占比例均不足１０％。ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白中带正电荷的氨基酸残基（Ａｒｇ＋Ｌｙｓ）总数为６，带负电荷的氨基酸残基（Ａｓｐ＋Ｇｌｕ）总数为１７。该蛋白的不稳定指数为１３．９４，可能为稳定蛋白。其消光系数为９９

表示可能存在的跨膜螺旋个数，提交蛋白序列的全部氨基酸残基共４９８个，氨基酸残基跨膜概率值均未突破阈值线（图４粉色横线），预测此蛋白无跨膜螺旋。表明为该蛋白全部１－４９８位氨基酸序列均属于膜外侧（ｏｕｔｓｉｄｅ），不存在跨膜螺旋（ＴＭｈｅｌｉｘ）。预测该蛋白位于ＭＴＢ胞膜外细胞壁内。运用ＮｅｔＰｈｏｓ３．１软件预测（图５），ＰＥ＿ＰＧＲＳ蛋白含有苏氨酸磷酸化位点５个，丝氨酸磷酸化位点２个。图３ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白信号肽预测Ｆｉｇ．３ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３ｐｒｏｔｅｉｎｓｉｇｎａｌｐｅｐｔｉｄｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ注：横坐标轴表示提交蛋白序列对应的氨基酸残基序号（１－４９８），纵坐标轴的数值为横轴上每个氨基酸位于膜内测（ｉｎｓｉｄｅ）、膜外侧（ｏｕｔｓｉｄｅ）和跨膜螺旋区（ＴＭｈｅｌｉｘ）的概率值。图４ＴＭＨＭＭＳｅｒｖｅｒｖ．２．０预测ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白跨膜螺旋Ｎｏｔｅｓ：Ｔｈｅａｘｉｓｏｆａｂｓｃｉｓｓａｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅａｍｉｎｏａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅｎｕｍｂｅｒｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｕｂｍｉｔｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，ｈｅｒｅ１－４９８，ａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｏｒｄｉｎａｔｅａｘｉｓｉｓｔｈａｔｅａｃｈａｍｉｎｏａｃｉｄｏｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｘｉｓｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅ，ｏｕｔｓｉｄｅｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄａｃｒｏｓｓｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅ．Ｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｖａ

注：横坐标为氨基酸残基的位置，纵坐标为磷酸化位点的可能性，横线为阈值大小。图５ＮｅｔＰｈｏｓ３．１预测ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白磷酸化位点Ｎｏｔｅ：ｔｈｅａｂｓｃｉｓｓａｉｓｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｍｉｎｏａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅｓ，ｔｈｅｏｒｄｉｎａｔｅｉｓｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅ，ａｎｄｔｈｅａｂｓｃｉｓｓａｉｓｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖａｌｕｅ．Ｆｉｇ．５ＰｒｅｄｉｃｔｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ３３ｐｒｏｔｅｉｎｂｙＮｅｔＰｈｏｓ３．１５ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白的二级结构三级结构通过ＳＯＰＭＡ软件进行ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白的二级结构预测分析，其中含α－螺旋（Ｈｈ）８５个，β－折叠（Ｅｅ）１１１个，β－转角（Ｔｔ）５２个，无规则卷曲（Ｃｃ）２５０个，分别占比１７．０７％、２２．２９％、１０．４４％、５０．２０％，提示该蛋白结构较为疏松。通过ＳＷＩＳＳＭＯＤＥＬ蛋白质分析软件，构建出ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白的三级结构模型，结果见图６。图６ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白三级结构同源建模Ｆｉｇ．６ＨｏｍｏｌｏｇｏｕｓｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｔｅｒｔｉａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰＥ＿ＰＧＲＳ３３ｐｒｏｔｅｉｎ６ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白相关抗原表位应用ＡＢＣｐｒｅｄ和ＢｅｐｉｐｒｅｄｓｒｅｖｅｒＶ．１．０软件预测ＰＥ＿ＰＧＲＳ３３蛋白包含２７个Ｂ细胞相关抗原表位
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