日本血吸虫可溶性抗原基因的生物信息学分析

熊 涛，张 枫，卢利莎，倪凤娥

(长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025)

日本血吸虫可溶性抗原基因的生物信息学分析

熊 涛，张 枫，卢利莎，倪凤娥

(长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025)

应用国际互联网生物信息学网站，分析整理了日本血吸虫(Schistosomasisjaponicum)抗原基因编码的蛋白质序列。结果表明，在15个日本血吸虫抗原基因编码的蛋白中，等电点最高的是AF500622，最低的是AM26213；亲水性最高的是AF370036，最低的是AF50062。对日本血吸虫抗原基因编码的蛋白质进行生物信息学的整理分类，为进行抗原提取和可溶性研究奠定了基础。

日本血吸虫(Schistosomasisjaponicum)；生物信息学；基因；序列分析

日本血吸虫(Schistosomasisjaponicum)是一种复杂的多细胞生物，近年来在我国局部地区对人类的健康造成了一定的威胁[1]。日本血吸虫病对宿主的最大危害是来自虫卵所致的肉芽病变。日本血吸虫成虫约24d开始产卵，约4周时肝组织内发现虫卵，5周尚未形成虫卵病变，至6周时发生严重病变时即进行诊断[2]。随着生物技术和互联网的发展，积累了大量的生物数据和信息，每年核酸序列库、蛋白质序列库、蛋白质和核酸结构库、以及各种基因组数据库等都在急剧增加[3]。日本血吸虫抗原很复杂，它包含童虫、成虫和虫卵等的分泌物、排泄物和裂解产物，能够引起宿主免疫应答的物质统称为抗原物质；血吸虫抗原分为膜抗原、虫卵可溶性抗原、微粒体抗原和循环体抗原4类，虫卵可溶性抗原除了具有明显的抗感染免疫作用外，具有抗病免疫作用，还便于提取、电泳和杂交测试[4]，所以许多学者对抗原的可溶性进行了研究。国内外对日本血吸虫某种未知基因进行生物信息学预测研究得比较多，如对日本血吸虫未知基因进行BLAST比对，对其蛋白质一级、二级、三级结构进行预测，但是对日本血吸虫抗原基因按可溶性的某些指标进行的分类整理还未见报道[5-8]。本研究利用生物信息学技术对在Genbank登录的日本血吸虫抗原基因编码的蛋白质进行了整理、分类。

1 材料与方法

利用网站http://www.ncbi.nlm.nih.gov中的entrez进行检索日本血吸虫抗原基因得到15个相关基因，再对基因进行逐个检索，得到抗原基因的基本属性。利用DNAMAN软件对15个日本血吸虫抗原基因编码的蛋白逐个进行等电点分析，并按一定的顺序进行整理。利用BLAST 2.2.13软件、BioEdit软件和DNAMAN软件对日本血吸虫抗原基因编码的蛋白进行亲水性分析[9-11]。

2 结果与分析

2.1 日本血吸虫抗原基因的检索

检索得到了15个抗原基因，分别是AB006459、AF370036、AF448824、AF500622、AF502582、AM26211、AM26212、AM26213、AY226984、L08198、M14654、M25214、M63706、U57557、X70968，并得到了相关的基因序列、编码蛋白质区域的介绍。

2.2 日本血吸虫15个抗原基因等电点分析

抗原在溶液中的可溶性分为内因和外因2个部分，所谓外因就是溶液的基本性质，如浓度、pH、温度、离子强度等。对日本血吸虫15个抗原基因编码的蛋白质的等电点进行整理分析发现，15个抗原等电点从高到低的顺序是AF502582、AF370036、AM26211、X70968、AY226984、M14654、AM26212、AB006459、L08198、AM26213、M25214、U57557、AF448824、AF500622、M63706，其中等电点最高的是AF502582，为9.46，最低的是M63706，为4.42，平均等电点为6.46。通过分析等电点可确定可溶性抗原提取过程中溶液配制中的pH大小。

2.3 日本血吸虫15个抗原基因的亲水性分析

影响蛋白质抗原可溶性的内因涉及到抗原的一级结构的AT/GC值、蛋白质疏水性、等电点、蛋白质的二级结构和三级结构。通过测定发现，日本血吸虫15个抗原基因中，亲水性从高到低排列如下AF370036、AB006459、L08198、M14654、X70968、M63706、AF502582、AY226984、AF448824、AM26211、AM26212、AM26213、M25214、U57557、AF500622。其中最高亲水位置和最高亲水值分别是90和2.83(AF370036)，相对较低的亲水位置和亲水值分别是25和1.16(AF500622)。此结果对人们进行抗原的可溶性研究具有一定的指导意义。

3 讨论

生物信息学是一门数学、统计、计算机和生物医学交叉结合的新兴学科，已经广泛的渗透到医学的各个领域中，成为生物医学发展不可缺少的重要工具。随着人类基因组计划的迅速发展，生物信息学技术在人类疾病和功能基因的发现和识别、基因和蛋白质的表达与功能的研究方面都发挥着关键的作用，在对未知基因的功能预测和对已知基因的同源性分析具有科学快速的特征。当然，生物信息学还处于一个不断发展的过程中，各种软件虽然有很强的综合分析能力，但都存在一定的局限性，还有待于不断地吸收更新的科研成果进一步完善。生物信息学是在网络与数据库的基础上建立起来的，数据库和检索程序的准确程度决定了网上实验结果的可靠程度。生物信息学的研究结果还需要实验数据加以证实。

应用等电聚焦技术将日本血吸虫可溶性虫卵抗原(SEA)分为20个不同的等电点(PI)的组分(等电点范围1.86～11.40)测定其各组分的体液与细胞免疫反应及体外诱发肉芽肿形成反应[12-13]。结果表明等电点酸性去恩德组分(PI3.78～5.54)在日本血吸虫肉芽肿形成中可能起重要的作用。也有一些研究表明，抗体在感染早期(5WK)与肉芽肿的调节有关[14-18]。

本研究还将15种日本血吸虫抗原基因编码的蛋白质进行了亲水性比较。可溶性抗原除了具有明显的抗感染免疫作用外尚具有抗病免疫作用。蛋白质抗原涉及到抗原的一级结构的AT/GC值、蛋白质疏水性、等电点、蛋白质的二级结构和三级结构，而蛋白质的亲水性是蛋白质抗原可溶性的主要影响因素。本研究对日本血吸虫抗原基因编码的蛋白质进行一级结构的生物信息学的整理分类。对抗原的可溶性研究有一定的指导意义。

致谢：本文得到长江大学医学院张爱华教授的悉心指导，在此深表谢意。

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2012-10-22

长江大学博士启动基金(200364)；湖北省教育厅青年项目(Q200712005)；湖北省科技厅资助项目(2008CDB384)。

熊 涛(1974-)，男，湖北宜城人，博士，副教授，研究方向为生物医学工程。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.12.006

Q811.4；Q959.155

A

1673-1409(2012)12-S016-03