人白細胞介素-36α蛋白的二級結構及其B細胞抗原表位的預測

陳少英，鄭堅，牛青霞

(汕頭大學醫學院炎癥與免疫性疾病研究所，廣東 汕頭 515041)

人白細胞介素-36α蛋白的二級結構及其B細胞抗原表位的預測

陳少英，鄭堅，牛青霞

(汕頭大學醫學院炎癥與免疫性疾病研究所，廣東 汕頭 515041)

目的預測并分析人白細胞介素-36α蛋白的二級結構及其潛在的B細胞抗原表位。方法以人IL-36α蛋白的氨基酸序列為基礎，采用生物信息軟件和互聯網服務器預測人IL-36α蛋白的二級結構及其親水性、可及性和柔韌性，根據預測結果綜合分析IL-36α蛋白可能的B細胞抗原表位。結果IL-36α蛋白潛在的B細胞抗原表位位于N端8～12、33～38、111～116和143～149氨基酸區段。結論預測了IL-36α蛋白的二級結構和B細胞抗原表位，為進一步研究IL-36α的生物學活性部位及利用合成肽制備抗IL-36α的多克隆抗體提供了理論依據。

白細胞介素-36α；生物信息學；二級結構；表位

白細胞介素-1家族(Interleukin-1 family，IL-1F)的細胞因子與急性、慢性炎癥有關，在天然免疫應答中發揮重要的作用。IL-1家族由11個成員組成，即IL-1F1～IL-1F11，其中IL-1F5、IL-1F6，IL-1F8、IL-1F9、IL-1F10和IF11是通過分析序列同源性、蛋白質的三維結構、基因位點和受體結合特征發現并鑒定的細胞因子[1-2]，2010年上述細胞因子被重新命名為IL-36Ra、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38和IL-33[3]。

IL-36α(曾被命名為IL-1F6)主要表達于皮膚和上皮組織，在免疫和炎癥反應中發揮重要的作用。氣道上皮細胞表達IL-36α，炎癥刺激可增加氣道上皮細胞IL-36αmRNA的表達。Ramadas等[4]的研究顯示IL-36α刺激CD11c+細胞表達中性粒細胞特異性趨化因子CXCL1、CXCL2和TNFα，增加CD40的表達，增強CD11c+細胞誘導T細胞增殖的能力。IL-36α還可誘導CD4+T分泌IFN-γ、IL-4和IL-17[5]。體內實驗顯示，支氣管灌注重組小鼠IL-36α后，可以引起野生型C57BL/6小鼠和IL-1αβ-/-小鼠肺部中性粒細胞侵潤和肺部中性粒細胞特異性趨化因子mRNA表達的增加。最近的研究顯示，腫瘤內IL-36α表達減少與肝癌患者的不良預后有關，提示IL-36α有可能成為肝癌患者預后的一個Marker[6]。本文以IL-36α的氨基酸序列為基礎，利用生物信息學方法，預測IL-36α蛋白的二級結構和B細胞抗原表位，為抗IL-36α抗體制備及結構與功能研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 IL-36α的氨基酸序列IL-36α的氨基酸序列來自NCBI提供的蛋白數據庫(ACCESSION:NP_ 055255)，見圖1。

圖1 IL-36α的氨基酸序列

1.2 人IL-36α二級結構的預測采用SOPMA計算工具分析IL-36α蛋白的二級結構[7]。

1.3 人IL-36α B細胞抗原表位的預測以7個氨基酸殘基為一組，分別按Hopp&Woods親水性方案[8]、Emini可及性方案[9]和Bhaskaran-Ponnuswamy柔韌性方案[10]進行單參數預測。綜合各分析方法，取各參數預測結果的重疊區域，即為可能的B細胞抗原表位。

2 結果

2.1 人IL-36 α二級結構分析結果采用SOPMA服務器預測的IL-36α二級結構見圖2。結果顯示：IL-36α的二級結構由α-螺旋(15.19%)、β-折疊(35.44%)、β-轉角(7.59%)、無規則卷曲(41.77%)組成。IL-36α蛋白的無規卷曲和β-轉角主要位于第7～13、26～28、33～41、48～52、56～61、68～71、78～83、97～104、110～116、121～125、130～137、142～150位氨基酸(見圖2)。

圖2 人IL-36α二級結構預測結果

2.2 人IL-36α B細胞抗原表位的單參數預測結果IL-36α的親水性、可及性和柔韌性預測結果見圖3～圖5。應用不同的參數預測的B細胞抗原表位出現的位置有所不同(見表1)，但8～12、33～38、111～116和143～149肽段用多種參數分析得到了基本一致的結果，這些肽段可能為人IL-36α的B細胞抗原表位。

圖3 IL-36α的親水性分析

圖4 IL-36α的柔韌性分析

圖5 IL-36α的可及性分析

表1 應用不同方法預測人IL-36αB細胞抗原表位的肽段位置

3 討論

B細胞表位是指抗原中可被B細胞抗原受體(B cell receptor，BCR)或抗體特異性識別并相互結合的線性片段或空間構象型結構。應用生物信息學方法預測蛋白質的B細胞表位，并通過體外合成其肽段進行驗證，是目前獲得B細胞抗原表位肽段的重要方法。

本研究以人IL-36α的一級結構為基礎，采用ProScale、Bcepred服務器上的相應軟件和SOPMA軟件，通過多參數分析預測人IL-36α的B細胞抗原表位。通過對二級結構、親水性、柔韌性和可及性的綜合分析，結果顯示，人IL-36α蛋白可能的B細胞抗原表位位于N端8～12、33～38、111～116和143～149氨基酸區段，這些肽段具有較高的親水性，在二級結構上位于或富含無規卷曲，符合表位分布的特點，并且與柔韌性參數和可及性參數預測的結果也相符。

由于IL-36α在炎癥免疫過程中發揮重要作用，并且與T細胞免疫，特別是CD8+T細胞免疫應答的活化有關，腫瘤內IL-36α表達減少與肝癌患者的不良預后有關，因此，IL-36α有可能成為治療炎癥性疾病和癌癥的新靶點。本文結果為人工合成IL-36α的B細胞抗原表位，進而制備抗IL-36α的抗體奠定了基礎。

[1]Van de Veerdonk FL,Netta MG.New Insights in the Immunobiology of IL-1 Family Members[J].Front Immunol,2013,8(4):167.

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[10]Bhaskaran R,Ponnuswamy PK.Positional flexibilities of amino acid residues in globular proteins[J].Int J Pept Protein Res,1988,32 (3):241-255.

Prediction of the secondary structure and B-cell epitopes of human interleukin-36 α.

CHEN Shao-ying,

ZHENG Jian,NIU Qing-xia.
Institute of Inflammation and Immune Diseases,Shantou University Medical College,Shantou 515041,Guangdong,CHINA

ObjectiveTo predict the secondary structure and B-cell epitopes of human interleukin(IL)-36α.MethodsBased on the IL-36α amino acid sequence,the secondary structure,hydrophilicity,flexibility and accessibility indexes of human IL-36α were analyzed with bioinformatics tool and network servers.Combined the results according to these methods,the B-cell epitopes of IL-36α were predicted.ResultsThe predicted B-cell epitopes of human interleukin-36α were probably located in or adjacent to 8～12,33～38,111～116 and 143～149 aa in the N-terminal.ConclusionThe secondary structure and B-cell epitopes predicted provide the basis for estimating the activity sites and developing antibodies against human IL-36α.

Interleukin-36α;Bioinformatics;Secondary structure;Epitope

R392.11

A

1003—6350（2014）08—1097—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.08.0428

2013-11-05)

國家自然科學基金項目(編號:81072941)

牛青霞。E-mail：chenshaoying222@163.com