枣瘿蚊图尔病毒(DjTV-2a)衣壳蛋白生物信息学分析及抗原表位预测

张来斌 马光皇 刘语涵 贺鹏鹏 肖海兵 杨明禄

摘要：分析枣瘿蚊图尔病毒（DjTV-2a）衣壳蛋白的理化性质、蛋白结构及抗原表位。从UniProt数据库中得到DjTV-2a衣壳蛋白的氨基酸序列，利用Expasy、TMHMM、DNAStar、SignalP 5.0、TMHMM、NetPhos 3.1、NET CGlyc 1.0、SOPMA、SWISS-MODEL等生物信息学软件，预测DjTV-2a衣壳蛋白的理化性质、氨基酸组成、亲疏水性、信号肽、跨膜结构、磷酸化位点、糖基化位点、二级结构、三级结构和抗原表位等。结果表明，DjTV-2a衣壳蛋白是由449个氨基酸构成的亲水蛋白，分子式为C 2 337H 3 607N 601O 689S 15，分子量为51.6 ku，理论等电点为5.98;主要二级结构是无规则卷曲，存在82个磷酸化位点和1个糖基化位点，无信号肽和跨膜结构;该蛋白有21个B细胞优势抗原表位和10个T细胞优势抗原表位。DjTV-2a衣壳蛋白属亲水蛋白，具有多个抗原表位，预测其具有免疫原性，是可用作建立血清学检测技术的潜在抗原。

关键词：枣瘿蚊;图尔病毒;衣壳蛋白;生物信息学;抗原表位

中图分类号：S433.89;S186   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）09-0033-04

枣瘿蚊属双翅目瘿蚊科，是枣树等果树的重要害虫之一。枣树在发芽过程中，枣瘿蚊吸吮叶汁，破坏幼芽和新叶，最终导致果实产量减少[1-2]。随着新疆大面积推广和发展矮化密植枣园的生产方式以及不合理使用农药导致传统枣园的生态条件发生了改变，致使枣瘿蚊的危害日益加重。因此，必须对其进行有效防治[3]。

图尔病毒属是囊泡病毒科的第2個属，目前仅记录了2个毒株，美双缘姬蜂图尔病毒（Diadromus pulchellus toursvirus 1，DpTV-1a）和枣瘿蚊图尔病毒（Dasineura jujubifolia toursvirus 2，DjTV-2a）[4-5]。2018年，首次在枣瘿蚊体内发现图尔病毒[6]，这为枣瘿蚊的防控提供了新思路。DjTV-2a 是大型的单链DNA病毒，这种病毒的衣壳是由病毒衣壳蛋白亚基形成的寡聚体，也称壳体[6-7]。衣壳包裹着DjTV-2a的遗传物质，具有免疫原性的作用，在DjTV-2a的侵染和运动中起着重要作用[7]。本研究对枣瘿蚊图尔病毒衣壳蛋白进行生物信息学分析，以期为进一步研究致病机制奠定基础，同时为开发DjTV-2a血清学检测技术提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

登录UniProt（https：//sparql.uniprot.org/）网站并查找DjTV-2a的登录信息，得到该病毒衣壳蛋白氨基酸序列，登录号为A0A6G6ZQ66。

1.2 试验方法

1.2.1 理化性质分析

使用Expasy（https：//www.expasy.org/）中的ProtParam预测蛋白质的理化性质，如分子式、氨基酸数量、分子量、理论等电点和不稳定系数;使用Expasy（https：//www.expasy.org/）中的ProtScale预测蛋白质的亲水性[8]。

1.2.2 信号肽和跨膜结构域分析

使用SignalP 5.0软件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）预测蛋白质的信号肽;使用TMHMM软件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/）预测蛋白质的跨膜结构[9]。

1.2.3 磷酸化位点和糖基化位点分析

使用NetPhos 3.1软件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos/）预测蛋白质的磷酸化位点;使用NET CGlyc 1.0软件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/NetCGlyc/）预测蛋白质的糖基化位点[10]。

1.2.4 二级结构和三级结构分析

使用SOPMA软件（https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin）预测蛋白质的二级结构;使用SWISS-MODEL软件（https：//swissmodel.expasy.org）预测蛋白质的三级结构[11]。

1.2.5 抗原表位预测

使用DNAStar中的Protean软件，利用Jameson-Wolf法和AMPHI法预测蛋白质的B细胞抗原位点和T细胞抗原位点[12]。

2 结果与分析

2.1 DjTV-2a衣壳蛋白理化性质分析

ProtParam软件分析结果表明，DjTV-2a衣壳蛋白的分子量为51.6 ku，分子式为 C 2 337H 3 607N 601O 689S 15，原子总数为7 249，理论等电点（pI）为5.98，脂肪系数为85.66。DjTV-2a衣壳蛋白由449个氨基酸构成（表1），其中带负电荷的氨基酸残基（Asp+Glu）有53个，带正电荷的氨基酸残基（Arg+Lys）有49个。不稳定指数为47.40，亲水性平均系数为-0.319，属不稳定的亲水蛋白（图1）。

2.2 DjTV-2a衣壳蛋白信号肽和跨膜结构域分析

使用SignalP 5.0软件和TMHMM软件对该蛋白进行分析，发现DjTV-2a衣壳蛋白无信号肽（图2），无信号识别功能，且无跨膜结构域（图3），预测其为非分泌蛋白。

2.3 DjTV-2a衣壳蛋白磷酸化位点和糖基化位点分析

使用NetPhos 3.1软件和NET CGlyc 1.0软件对该蛋白进行分析，发现DjTV-2a衣壳蛋白具有33个丝氨酸磷酸化位点，31个苏氨酸磷酸化位点，18个酪氨酸磷酸化位点（图4），且在370位点存在1个糖基化位点。A994FED6-A6C1-432E-85EC-58668DDCE5D0

2.4 DjTV-2a衣壳蛋白二级结构和三级结构分析

使用SOPMA软件预测蛋白质的二级结构，发现DjTV-2a衣壳蛋白有100个α-螺旋（Hh），占22.27%;109个β-折叠（Ee），占24.28%;18个 β-转角（Tt），占4.01%;222个无规则卷曲（Cc），占49.44%（图5）。使用SWISS-MODEL软件建立DjTV-2a衣壳蛋白的三级结构模型，序列一致性为32.71%，全局模型质量评估（GMQE）和QMEAN评分分别为0.65、0.63（图6）。

2.5 DjTV-2a衣壳蛋白抗原表位预测

使用DNAStar中的Protean软件预测DjTV-2a衣壳蛋白的抗原表位。以Jameson-Wolf法，结合亲水性、柔韧性和可及性，综合分析预测DjTV-2a衣壳蛋白的优势B细胞抗原表位有21个，分别位于5～23、24～42、45～55、60～71、78～87、99～106、107～111、134～140、149～166、171～182、189～197、203～220、224～228、237～252、259～270、280～298、311～318、322～332、336～385、390～399、413～426位氨基酸残基或附近;利用AMPHI法和Rothbard-Taylor法预测DjTV-2a衣壳蛋白的T细胞抗原表位有10个，分别位于22～31、44～53、93～97、113～127、134～138、146～149、300～302、339～342、357～372、394～406位氨基酸残基或附近（图7）。综合分析可知，DjTV-2a衣壳蛋白存在多个潜在的优势抗原表位。

3 讨论与结论

生物信息学在生命科学研究中发挥了重要作用，被广泛用于预测蛋白质的理化性质、二级结构和抗原表位等[13]。对蛋白质进行生物信息学预测分析，可为蛋白质的进一步研究奠定基础并提供理论支撑，减少试验的盲目性和失败率。

本研究利用生物信息软件分析预测了DjTV-2a衣壳蛋白的理化性质、二级结构、三级结构以及蛋白抗原表位。DjTV-2a衣殼蛋白由449个氨基酸构成，理论等电点为5.98，不稳定指数为47.40，是不稳定的亲水蛋白。DjTV-2a衣壳蛋白存在82个磷酸化位点和1个糖基化位点，推测蛋白受磷酸化调控和糖基化修饰，有助于形成抗原。蛋白质二级结构和抗原表位有很大联系，DjTV-2a衣壳蛋白主要二级结构为无规则卷曲，其次为β-折叠和 α-螺旋，所以存在较多的抗原表位。因为氨基酸的一级结构是DNAStar的分析根本， 所以对参数的分析结果并不完全准确[14]。因此，必须与其他抗原性较大的蛋白进行比较或合成表位多肽验证结果正确性[15-16]。综合分析蛋白质的物理化学性质，可以推测DjTV-2a衣壳蛋白有21个B细胞抗原表位、10个T细胞抗原表位，该蛋白是容易识别的潜在优势抗原，为后续基于血清学检测DjTV-2a提供了理论依据。

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