副猪嗜血杆菌中毒素蛋白基因hipA的生物信息学分析

【作者】 车勇良； 陈如敬； 王隆柏； 吴学敏； 刘玉涛； 王晨燕； 周伦江；

【机构】 福建省农业科学院畜牧兽医研究所/福建省畜禽疫病防治工程技术研究中心；

【摘要】 (引用与目的) hipBA基因是第一个被发现的与细菌抗生素抗性有关的基因,HipA蛋白是毒素蛋白,预测副猪嗜血杆菌的毒素蛋白HipA的二级结构和B细胞抗原表位,将为进一步研究分析副猪嗜血杆菌毒素蛋白HipA的功能奠定理论基础。(材料与方法)首先从GenBank中查找副猪嗜血杆菌毒素蛋白基因hipA的基因序列;应用ExPASy工具对副猪嗜血杆菌HipA蛋白性质进行分析;应用ProtParam分析酶的氨基酸序列组成、相对分子质量、等电点等理化性质:Signal P4.1进行蛋白信号肽预测;应用EXPASY服务器上的SOPMA方案分析预测副猪嗜血杆菌HipA蛋白的二级结构;采用人工神经网络方法的ABCpred软件对蛋白的B细胞表位进行预测。(结果与讨论)副猪嗜血杆菌属于巴斯德菌科嗜血杆菌属成员,是专性寄生于猪上呼吸道的条件性病原微生物。副猪嗜血杆菌病是当前导致断奶仔猪死亡的首要原因,已成为影响世界养猪业发展的重要病因之一。然而由于该菌的血清型众多,疫苗不能很好地预防该病的发生,抗生素的使用又导致耐药性的产生。因此,为了减少细菌的耐药性,阐明副猪嗜血杆菌的耐药机制迫在眉睫。毒素-抗毒素基因hipBA已经被证明与细菌的抗性相关。在此基础上,运用生物信息学相关软件对毒素蛋白HipA的推导氨基酸序列进行了理化性质、信号肽、二级结构和B细胞表位的预测,以便进一步研究HipA蛋白的功能,为副猪嗜血杆菌耐药机制的研究奠定基础。对于蛋白的B细胞表位预测,已有多种单参数预测模型和相应的分析软件,但为了克服单参数预测模型的局限性,提高预测的准确性,一般对多种参数的预测结果进行综合考虑。而ABCpred软件是结合氨基酸的性质(亲水性、柔韧性、可及性、极性、暴露表面、转角)和隐形马尔可夫模型来预测线性表位,预测结果表明,同那些仅依赖于氨基酸性质的预测方法相比,ABCpred预测结果的准确性有一定程度的提高。通常蛋白质的二级结构与蛋白质的B细胞表位有较大的关系。该研究借助于生物信息软件首次对副猪嗜血杆菌HipA蛋白的二级结构和潜在的B细胞表位进行了预测和分析。该实验运用SOPMA方案预测蛋白质的二级结构,发现该蛋白以主要由α螺旋和无规则卷曲组成,其中,α螺旋有196个、占44.75%,无规则卷曲有128个、占29.22%,延伸链有73个、占16.67%,而β转角只有41个、占9.36%。应用ABCpred软件预测的B细胞表位优势区主要有1个区段(分值在0.8以上)。(结论)副猪嗜血杆菌毒素蛋白HipA的信号肽及抗原表位的预测,将为进一步研究该蛋白的功能奠定基础。更多还原