文摘
铜绿假单胞菌是一种常见的病原体,负责医院感染严重,ventilator-associated肺炎、败血症和各种症状。此外,它是一个耐多药病原体识别因其普遍性和本质上先进的耐药机制。它通常影响免疫力低下的个人但也可以感染免疫活性的个人。直到现在没有疫苗可用。这项研究预测的有效表位疫苗果糖酮糖醛缩酶(FBA)铜绿假单胞菌使用immunoinformatics工具。从NCBI获得的蛋白质序列,预测测试进行分析可能为B和T细胞抗原表位。3 B细胞抗原表位通过了抗原性,可访问性和亲水性测试。六MHC抗原表位被发现是有前途的,而四个MHC II抗原表位被发现有前途的结果集。19抗原表位的MHC I和II之间共享结果。全球人口覆盖率,抗原表位覆盖95.62%扣除一定的MHC II等位基因。我们建议在活的有机体内和在体外研究证明其有效性。
1。介绍
铜绿假单胞菌是一个能动的、nonfermenting革兰氏阴性细菌机会与呼吸道感染,尿路感染,胃肠道感染,角膜炎,中耳炎,菌血症患者受损宿主防御系统(如癌症、燃烧、艾滋病毒和囊性纤维化)(1]。重症监护室(ICU)住院病人构成的一个高危人群更容易获得假单胞菌感染时可能与机械通气相关肺炎(VAP)开发和脓毒症2- - - - - -4]。这种生物是无处不在的,新陈代谢功能多样的微生物,繁荣在许多环境和拥有许多毒力因素导致其发病机理(1]。根据疾病控制中心的数据,铜绿假单胞菌负责每年数以百万计的感染在社区里,所有罹患卫生保健相关感染病的10 - 15%,每年有超过300000例在欧盟,美国和日本(5]。这是一种常见的院内病原体(6,7)导致感染高死亡率(8,9)这是由于机体,具有一种内在的抵抗许多抗菌药物(10多药耐药性)和增加的发展,在医疗设置(11- - - - - -13),这两个复杂antipseudomonal化疗。因此,它仍然难以战斗铜绿假单胞菌尽管支持治疗感染。疫苗可能是另一种策略来控制铜绿假单胞菌感染甚至减少抗生素耐药性;但是,没有铜绿假单胞菌疫苗是目前可用的(14]。多尔和码头的发展严重障碍anti-P在全球范围内有效。绿脓杆菌疫苗是由于微生物的抗原变异,使它很容易适应不同的生长条件和逃避宿主免疫识别和高可变性的蛋白质在不同铜绿假单胞菌菌株在同一应变,生长在不同的环境条件(15]。
当代,完整的基因组学和蛋白质组学方法已经用于预测候选疫苗铜绿假单胞菌(16]。虽然疫苗配方几个临床测试,迄今为止还没有授权(15,17]。寻找新的目标或候选疫苗的高派拉蒙。Bioinformatics-based方法是一种新型平台发现药物靶标和候选疫苗在人类病原体18,19]。因此,本研究的目的是设计一个有效的肽疫苗铜绿假单胞菌使用计算方法通过预测高度保守的T细胞和B细胞抗原表位的高免疫原性蛋白果糖酮糖醛缩酶(FBA)。这是第一个研究预测表位疫苗从这个兼职蛋白质铜绿假单胞菌。该技术已成功被许多作者用来识别目标候选疫苗。这些类型的疫苗是容易产生,具体,能够远离着,任何不良免疫反应,合理,安全与传统疫苗相比,如死亡,减毒疫苗(20.]。
2。材料和方法
2.1。蛋白质序列检索
总共20201株铜绿假单胞菌FBA检索在FASTA格式的国家生物技术信息中心(NCBI)数据库(https://ncbi.nlm.nih.gov在2019年5月)。蛋白质序列的长度为354的名称的特性,6-bisphosphate醛缩酶。
2.2。测定守恒的地区
检索到的序列铜绿假单胞菌FBA受到多重序列比对(MSA)使用ClustalW BioEdit序列比对工具编辑器软件版本7.2.5确定保存地区。此外,分子量和氨基酸组成的蛋白质得到21,22]。
2.3。Sequenced-Based方法
参考序列(NP_249246.1)铜绿假单胞菌FBA提交不同的预测工具在免疫抗原决定基数据库(IEDB)分析资源(http://www.iedb.org/)来预测各种B和T细胞抗原表位。守恒的抗原表位会被视为候选抗原表位B和T细胞(23]。
2.4。B细胞表位预测
B细胞表位疫苗的部分,与B淋巴细胞的一种白血细胞淋巴细胞亚型。候选人使用几个B细胞抗原表位进行了分析预测方法从IEDB (http://tools.iedb.org/bcell/)来识别表面的可访问性、抗原性和亲水性的帮助下随机森林算法,非监督学习的一种形式。BepiPred线性预测2是用来预测线性B细胞表位使用默认阈值0.533 (http://tools.iedb.org/bcell/result/)。Emini表面易访问性预测工具是用来检测表面易访问性使用默认阈值1.00 (http://tools.iedb.org/bcell/result/)。Kolaskar和Tongaonkar抗原性方法用于识别候选抗原决定基的抗原性网站默认阈值1.032 (http://tools.iedb.org/bcell/result/)。帕克亲水性预测工具被用来识别亲水性,访问,或移动区域默认阈值为1.695 (24- - - - - -28]。
2.5。T细胞表位预测MHC类我绑定
T细胞表位的部分与T淋巴细胞的疫苗。分析肽结合MHC(主要组织相容性复合体)类我IEDB MHC分子评估的预测工具(http://tools.iedb.org/mhci/)来预测细胞毒性T细胞抗原表位(也称为CD8 +细胞)。肽的表达复杂的T淋巴细胞经历几个步骤。4.0人工神经网络(ANN)预测方法被用来预测绑定关联。预测之前,所有的人类基因长度选择和设置为9氨基酸。half-maximal抑制浓度(IC50)值所需的所有守恒的抗原表位结合是一个得分低于500 (29日- - - - - -35]。
2.6。T细胞表位预测MHC II级绑定
T细胞抗原表位的预测与MHC II级交互由IEDB MHC II预测评估工具(http://tools.iedb.org/mhcii/辅助T细胞),也称为CD4 +细胞。人类基因参考集被用来确定T细胞抗原表位的相互作用势和MHC II级等位基因(HLA DR、DP和DQ)。NN-align方法被用来预测绑定关联。IC50值分数低于100被选36- - - - - -39]。
2.7。人口覆盖率
人口覆盖率工具分析IEDB的抗原表位被选中。这个工具计算个人的分数预测响应给定组与已知的MHC抗原表位的限制(http://tools.iedb.org/population/iedbinput)。检查适当的复选框计算基于MHC I, MHC II分开,两者的结合40]。
2.8。同源性建模
获得的三维结构是使用RaptorX (http://raptorx.uchicago.edu),即。,a protein structure prediction server developed by Peng and Xu’s group, excelling at 3D structure prediction for protein sequences without close homologs in the Protein Data Bank (PDB). USCF Chimera (version 1.8) was the program used for visualization and analysis of molecular structure of the promising epitopes (http://www.cgl.uscf.edu/chimera)[41,42]。
3所示。结果
3.1。氨基酸组成
的参考序列的氨基酸组成铜绿假单胞菌FBA如图1。丙氨酸和甘氨酸是最频繁的氨基酸(表1)。
3.2。B细胞表位预测
果糖的参考序列1,6-bisphosphate醛缩酶受到BepiPred线性表位预测,Emini表面可访问性,Kolaskar Tongaonkar抗原性,帕克亲水性IEDB测试中的方法对各种免疫原性参数(表2和数字2- - - - - -5)。提出的三级结构(数据显示B细胞抗原表位6和7)。
3.3。细胞毒性T淋巴细胞抗原表位的预测和互动与MHC I类
参考果糖1,6-bisphosphate醛缩酶序列分析使用(IEDB) MHC我绑定预测工具来预测T细胞抗原表位的建议与不同类型的交互类MHC I等位基因,基于人工神经网络(ANN)与half-maximal抑制 nm。206肽预测与MHC I等位基因不同。
最有前途的抗原表位及其对应的MHC I等位基因如表所示3随着3 d结构提出了一个(图8)。
3.4。T细胞抗原表位的预测与MHC II级和交互
参考果糖1,6-bisphosphate醛缩酶序列进行了分析使用(IEDB) MHC II绑定预测工具基于NN-align half-maximal抑制 纳米;有662个预测抗原表位与MHC II等位基因。最有前途的抗原表位及其对应的等位基因(表所示4)以及提出的三维结构(图之一9)
3.5。人口覆盖率分析
所有有前途的MHC I和MHC II抗原表位的果糖1,6-bisphosphate醛缩酶评估对整个世界(表人口覆盖率5)。
人口覆盖率最高的MHC I,抗原表位是LVMHGSSSV(60.41%)和QMLDHAAEF(31.7%)(图10和表6)。MHC II级,抗原表位,显示最高的人口覆盖率是KVNIDTDLRLASTGA(27.37%)和GEIKETYGVPVEEIV, GGEIKETYGVPVEEI, YGGEIKETYGVPVEE(24.27%)(图11和表7)。当组合在一起时,抗原表位,显示最高的人口覆盖率是LVMHGSSSV (60.41%)、QMLDHAAEF(31.7%),和KVNIDTDLRLASTGA(27.37%)(图12)。
4所示。讨论
疫苗接种铜绿假单胞菌高度认可的高死亡率与通过医疗保健领域传播的病原体。此外,多药耐药性病原体的疫苗作为一种替代的设计要求(43]。在这项研究中,immunoinformatics FBA方法被用来提出不同肽对铜绿假单胞菌第一次。这些肽可以被B细胞和T细胞产生抗体。肽疫苗克服传统疫苗的副作用通过简单生产,有效的免疫反应的刺激,不过敏,没有潜在的感染可能性(35]。因此,体液和细胞免疫在清除细菌感染更有前途比体液和细胞免疫。
B细胞适应性免疫中发挥重要作用,参考序列铜绿假单胞菌FBA受到BepiPred线性表位预测2测试来确定绑定B细胞,Emini表面易访问性测试,测试表面的可访问性,Kolaskar和Tongaonkar抗原性测试抗原性,和帕克亲水性测试B细胞表位的亲水性。
的13个预测抗原表位使用BepiPred 2测试,只有三个抗原表位通过了其他三个测试(ADKTDSPVI YNVRVTQQTV, HGSSSVPQ)后分割。BepiPred版本2测试使用,因为它实现了随机森林,因此预测大型抗原决定基段。
参考序列进行了分析使用的IEDB MHC I和II绑定预测工具来预测T细胞抗原表位。28抗原表位预测与half-maximal抑制与MHC I等位基因 。六是最有前途的和有亲和力结合最多的MHC I等位基因(LVMHGSSSV、QMLDHAAEF AIGTSHGAY, GTSHGAYKF, IQLGFSSVM,和ISLEGMFQR)。19日预测抗原表位与MHC II等位基因 。四人最有前途的和有亲和力结合最多的MHC II等位基因(GEIKETYGVPVEEIV, GGEIKETYGVPVEEI、KVNIDTDLRLASTGA YGGEIKETYGVPVEE)。19个抗原表位(NVNNLEQMR IQLGFSSVM、AADKTDSPV SIQLGFSSV, GEIKETYGV, AIGTSHGAY, VPAFNVNNL, KVNIDTDLR, LAIAIGTSH, IVQASAGAR, ETYGVPVEE, GTSHGAYKF, YGGEIKETY, VIVQASAGA, IAIGTSHGA, RKVNIDTDL, FNVNNLEQM, YGVPVEEIV,和SPVIVQASA)出现在MHC I和II的结果。
最好的人口覆盖率最高的抗原决定基MHC我LVMHGSSSV(60.41%)和七个HLA支安打,和人口覆盖率为整个MHC抗原表位是88.75%。排除某些等位基因对MHC II,最好的与两个HLA抗原决定基KVNIDTDLRLASTGA得分27.37%,其次是GEIKETYGVPVEEIV得分24.27%有5个HLA支安打。人口覆盖率为61.1%守恒的MHC II抗原表位。这些抗原表位诱导T细胞免疫应答的能力与MHC I和MHC II等位基因交互时有效地生成细胞和体液免疫反应对入侵的病原体。结合时,抗原决定基LVMHGSSSV人口覆盖率百分比60.41%最高七HLA MHC I和MHC II。
许多研究曾预测肽疫苗对不同微生物如风疹、埃博拉病毒、登革热、Zika病毒,人乳头状瘤病毒,拉各斯狂犬病毒,足分支菌病使用immunoinformatics工具(44- - - - - -51]。限制包括排除某些HLA等位基因MHC II。
我们希望世界将受益于这些预测抗原表位肽链型疫苗的配方并进一步建议在活的有机体内和在体外研究证明其有效性以及制定适当的佐剂。寻找另一个目标和分析相关的抗原表位支持疫苗免疫原性公式。
5。结论
接种疫苗是用来保护,减少感染的可能性导致增加寿命。疫苗使用immunoinformatics预测方法的设计高度赞赏由于显著减少成本,时间,精力和资源。表位疫苗预计将比传统生化疫苗免疫原性,减少过敏。我们有了不同的抗原表位,有能力刺激B细胞和T细胞对果糖酮糖醛缩酶蛋白质铜绿假单胞菌第一次。3 B细胞抗原表位已经成功通过所需的测试。六MHC抗原表位被认为是最有前途的,而发现了四个MHC II抗原决定基的结果集。这些抗原表位覆盖全球95.62%扣除一定的MHC II等位基因。
数据可用性
数据支持我们的发现在这项研究可从相应的作者在合理的请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
多谢去国家生物技术信息中心(NCBI) BioEdit,免疫抗原决定基数据库(IEDB)分析资源,RaptorX服务器,和加州大学旧金山分校嵌合体的团队。