MAGE-4抗原MHC-I/MHC-II限制性表位肽的预测

刘晓梁

山西医科大学汾阳学院科技中心　山西吕梁　032200

MAGE-4抗原MHC-I/MHC-II限制性表位肽的预测

刘晓梁

山西医科大学汾阳学院科技中心山西吕梁032200

[摘要]①目的预测黑色素瘤相关抗原-4(MAGE-4)抗原的MHC-I/MHC-II限制性表位肽。②方法利用NCBI蛋白数据库检索到MAGE-4抗原的氨基酸序列，BIMAS、SYFPEITH1、IEDB等3种方案分别对MAGE-4抗原的HLA-A*0201限制性MHC-I类抗原表位进行预测，选出候选肽；然后利用SYFPEITHI服务器和NetMHCIIpan 3.1服务器对候选肽周围的MHC-II限制性表位进行预测。综合分析选出MHC-I/MHC-II限制性表位肽。③结果筛选得到3条肽段，既存在MHC-I限制性表位又存在MHC-II限制性表位肽。④结论为MAGE-4抗原用于结肠癌免疫治疗肽段的选择提供了依据。

[关键词]黑色素瘤相关抗原-4MHC-I限制性MHC-II限制性免疫治疗

随着生活水平的提高与饮食习惯的改变，我国结肠癌(colorectal cancer，CRC)的发病率越来越高，严重影响着人民的生命健康。而在全球癌症发病率中，CRC居第3位，每年大约有1百万的新增病例。尽管其治疗手段与效果取得了进步，每年仍然导致至少50万人死亡[1]。因此，寻找更为有效的治疗手段，显得颇为重要。生物免疫治疗是被视为继手术、放射治疗、化学治疗之外肿瘤治疗的重要方法之一。研究表明，大部分的肿瘤患者处于免疫抑制状态[2～4]。因此，有效激发患者的免疫功能成为当前研究的热点。细胞免疫在抗肿瘤免疫中起重要作用。在人体内，T细胞仅能识别由抗原性肽段与人类白细胞抗原HLA形成的复合体pMHC。也就是说，具有激发免疫功能的是肿瘤抗原的特异性肽段，而非整个肿瘤抗原分子，该肽段也被称作T细胞表位。研究表明，体内外，选择肿瘤抗原性肽段可以有效激发生物体的免疫功能，抑制肿瘤的发展，降低病死率。肿瘤-睾丸抗原(cancer testis antigen，CTA)是一种正常情况下仅表达于生殖细胞与胎盘滋养层细胞，而在肿瘤组织中不同频率表达的肿瘤相关性抗原(tumor associated antigens，TAA)[5]，被视为肿瘤生物免疫治疗的理想靶标。其中，CRC患者肿瘤组织中黑色素瘤相关抗原-4(MAGE-4)阳性率约为22.3%[6]。然而，基于MAGE-4在CRC中的免疫治疗作用还未见报道。因此，本研究旨在利用计算机网络资源对MAGE-4的T细胞表位进行预测，以期为后续免疫治疗中肽段的选择提供依据。

1材料与方法

1.1人MAGE-4的一级结构根据NCBI提供的蛋白数据库(NP_001011550.1)获得人MAGE-4的氨基酸序列。结果如图1。

图1　MAGE-4的一级结构

1.2MAGE-4抗原MHC-I类抗原表位的预测采用BIMAS(http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/hla_bind/index.shtml)，SYFPEITH1(http://www.syfpeithi.de/bin/MHCServer.dll/EpitopePrediction.htm),IEDB(http://tools.iedb.org/mhci/)等方案对MAGE-4的MHC-I类抗原表位的预测。MHC-I类抗原型别选取中国人频率较高的HLA*0201，抗原肽的长度限制为9个氨基酸，其他参数为默认。最后在各方案中选取排名前15的肽段，各方案中共有的肽段是候选肽段。

1.3MAGE-4抗原MHC-II类抗原表位的预测首先利用SYFPEITHI服务器预测MAGE-4中上述候选肽的周围是否有MHC-II类抗原表位,MHC等位基因限制为HLADRB*0101,0301,0401,0701,1101,1501,肽长度为15肽，其余为默认值；然后利用在线服务器NetMHCIIpan 3.1 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/NetMHCIIpan/)预测各肽段与各型MHC-II类抗原的亲和力[7]。

2结果

2.1预测的MAGE-4抗原MHC-I类抗原表位通过BIMAS、SYFPEITH1、IEDB等3中方案分别对MAGE-4抗原的MHC-I类抗原表位进行预测，发现P1(286～294),P2(309～317),P3(272～280),P4(109～117)在各方案中都具有HLA*0201限制性9肽较大的可能性。各肽段序列及其预测值见表1。

表1　MAGE-4特异性HLA*0201限制性候选CD8+T细胞表位肽

表2　MAGE-4候选CD4+T细胞表位肽预测得分

注：“-”表示未在相应基因型中预测到。

2.2预测的MAGE-4抗原MHC-II类抗原表位

表3　候选肽与与MHC-II类抗原的亲和力

注：S表示强结合，W表示结合力弱，N表示该肽段与相应基因型无结合力。

2.2.1候选肽附近MHC-II类抗原表位的预测利用SYFPEITHI服务器对MAGE-4的MHC-II类抗原表位进行预测，发现在上述P1,P2,P3,P4附近存在相应表位，而且某些序列可能为多种MHC-II型别限制性表位。结果见表2。

2.2.2候选肽与MHC-II类抗原的亲和力利用NetMHCIIpan 3.1服务器对P269，P270，P285，P282，P284，P103，P107与MHC-II类抗原的亲和力进行预测。预测结果见表3。从结果可以看出，P269，P285，P103与多种型别的MHC-II类抗原都具有不同程度的亲和力。

本研究利用在线预测工具，筛选到3条肽段P269(RYEFLWGPRALAETS)，P285(VKVLEHVVRVNARVR)，P103(ESLFREALSNKVDEL)既存在HLA-A*0201限制性CD8+T细胞表位，又能与多种型别的MHC-II抗原结合，为后续研究肿瘤抗原MAGE-4用于肿瘤的免疫治疗肽段的选择提供了依据。

3讨论

近年来，基于肽疫苗的肿瘤免疫治疗取得了一定疗效，成为肿瘤治疗研究的热点。最常见的是利用肿瘤抗原诱导肿瘤特异性的CD8+T细胞和CD4+T细胞的反应。肿瘤细胞往往表达肿瘤抗原肽，通常为8～10个氨基酸左右，能够被CD8+T细胞识别，诱导CTL反应[8]，其在机体抗肿瘤免疫中具有非常重要的作用[9,10]。Okuno 等发现 HLA-A*2402限制性9肽RNF43-721(NSQPVWLCL)或TOMM34-299(KLRQEVKQNL) 配合化疗，可以诱导结肠癌患者CTL反应，提高其长期生存率而没有副作用[11]。恶性黑色素瘤患者也发现，肽疫苗可以引起CTL介导的溶瘤作用[8,12,13]。

然而，研究发现在辅助性CD4+T细胞缺陷的动物模型，此类肽疫苗的效果并不理想，提示其在肿瘤免疫中同样具有重要作用[14]。给转移性黑色素瘤患者过继性输入NY-ESO-1(一种黑色素相关抗原)特异性CD4+T细胞可以引起持久的临床缓解，由其介导的表位扩展可能为抗瘤效应的机制之一[15]。活化的CD4+T细胞可以分泌多种细胞因子，增强DC细胞的抗原提呈能力[16]，对于形成抗瘤记忆性反应也具有重要作用[17]。近年来的研究发现，CD4+T细胞亦可形成细胞毒性T细胞，其胞毒作用受MHC-II抗原限制[18]。辅助性T细胞识别由MHC-II类分子提呈的抗原肽，长度往往为13-18个氨基酸[19]。

基于CD8+T细胞与CD4+T细胞在抗瘤免疫中的重要作用，已有联合表位免疫治疗的研究，并显示一定的效果。Haydn T.等将一包含MHC-I和MHC-II限制性表位的前列腺癌抗原肽免疫小鼠，可同时诱导小鼠CD8+T细胞和CD4+T细胞的反应，并具有明显的抗瘤效应[20]。Welters MJ等发现HPV(人乳头瘤病毒)的联合长表位亦可引起宫颈癌特异性的CD8+T细胞与CD4+T细胞反应[21]。

然而，并不是所有的肽段都适合用做免疫治疗。理想的肽段除在肿瘤中具有较高的阳性率和特异性外，还必须对肿瘤的发生、发展具有重要作用，以免肿瘤逃逸导致的免疫失效[22]。MAGE-4是一种CTA，属于MAGE家族，其基因定位于X染色体，可能参与了结肠癌的发生与远处转移[23,24]。同时由于其在正常机体的限制性表达与结肠癌中的较高阳性率，使其成为免疫治疗的潜在靶标[6]。

本研究中，我们利用网络资源对MAGE-4的CD8+T细胞表位与CD4+T细胞表位进行预测，发现在P269(RYEFLWGPRALAETS)，P285(VKVLEHVVRVNARVR)，P103(ESLFREALSNKVDEL)等周围可能存在联合表位，为用于结肠癌的免疫治疗MAGE-4相关肽段的选择提供了依据。

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(2016-02-27收稿)(岳静玲编辑)

Prediction of MHC-I/MHC-II restricted epitope peptide of MAGE-4

LIUXiaoliang

(ShanxiMedicalUniversityFenyangCollege,Lvliang,032200)

[ABSTRACT]ObjectiveTo predict the MHC-I/MHC-II restricted epitope peptide of MAGE-4.MethodsThe amino acid of MAGE-4 was retrieved by NCBI protein datebase.Based on this,HLA-A*0201 restricted epitope peptide was predicted by BIMAS、SYFPEITH1 and IEDB on line service.Then we used SYFPEITHI and NetMHCIIpan 3.1 to predicted MHC-II restricted peptide.ResultsThree peptides were obtained,which contain MHC-I restricted epitope as well as MHC-II restricted epitope.ConclusionThis result provide a basis for choosing peptides in order to immunotherapy of colorectal cancer.

[KEYWORDS]MAGE-4.MHC-I restricted.MHC-II restricted.Immunotherapy

【作者简介】刘晓梁(1985-)，男，医学硕士，助教，研究方向:肿瘤免疫。

[中图分类号]R 392

[文献标识码]A

[文章编号]2095-2694(2016)03-174-05