歐猥迭宮絳蟲膜聯蛋白E1基因的生物信息學分析

【摘要】  目的：從歐猥迭宮絳蟲成蟲cDNA文庫中識別出膜聯蛋白E1（Annexin E1）基因，并對其進行生物信息學分析和功能預測。方法：從歐猥迭宮絳蟲cDNA文庫中獲取Annexin E1基因的核酸序列，應用NCBI、ExPASy等多種生物信息學在線分析工具結合Vector NTI Advance 10、Geneious Pro等軟件包，對所獲基因及其編碼蛋白的基本理化特征、亞細胞定位、保守功能域、抗原表位、二級結構及拓撲結構等進行預測，建立蛋白質三級空間結構模型及構建其分子進化樹。結果：Annexin E1編碼354個氨基酸殘基，理論分子量為40168.0Da，具有4個完整的保守功能域。位于細胞內，無信號肽及跨膜結構，存在6個潛在抗原表位。二級結構主要以α 螺旋為主，結構和功能有關的位點高度保守，具有多個磷酸化位點。在進化的過程中與絳蟲類親緣較近，而與脊椎類親緣較遠。結論：Annexin E1編碼蛋白及潛在的抗原表位與宿主同源性低，可能作為研發新型免疫診斷方法的理想分子靶標。

【關鍵詞】  歐猥迭宮絳蟲；膜聯蛋白；結構；功能；生物信息學
  

［ABSTRACT］ Objective: To identify the Annexin E1 gene from cDNA library of Spirometra erinaceieuropaei adult worm and predict its structure and function by applying the bioinformatics. Methods: Nucleic acid sequences of Annexin E1 gene was obtained from cDNA library of Spirometra erinaceieuropaei, and application tools were provided by bioinformatics websites and other bioinformatics software packages such as Vector NTI Advance 10, Geneious Pro etc. The status of encoded proteins were predicted including the basic physical and chemical properties, subcellular localization, conservative functional domains, domains, antigenic epitopes, secondary structure and topology, etc. Besides, tertiary structure of the protein was established based on homology modeling, undertook multi�瞫equence homological alignment and phylogenetic analysis. Results: Annexin E1 encoded 354 amino acid residues with a theoretical molecular 40168.0Da. The main secondary structure was α�瞙elix with four complete conservative domains. Structure and function of the highly conserved sites were with multiple phosphorylation sites. It contained no signal peptide and transmembrane helices, six potential antigenic epitopes, locates outside of membrane. In evolution, it was close relative to tapeworm and distant relative to the vertebrate. Conclusions: Homology is low between encoded protein and potential antigen epitopes of Annexin E1 and host′s, it might be a desirable molecular target for immunological tests.
   
［KEY WORDS］ Spirometra erinaceieuropaei; Annexin; Structure; Function; Bioinformatics

    歐猥迭宮絳蟲（Spirometra erinaceieuropaei）又名曼氏迭宮絳蟲（Spirometra mansoni），是迭宮屬寄生蟲研究的重要模式生物，寄生于人體可引起裂頭蚴病［1］。Annexin是一類鈣依賴的磷脂結合蛋白超家族，廣泛分布于各種真核生物細胞中，約占細胞總蛋白質的2%左右，具有多種生物學功能，在細胞中主要參與膜轉運及膜表面一系列依賴于鈣調蛋白的活動。Annexin超家族各成員在結構上具有高度保守性，C端均具有由約70個氨基酸殘基組成的4個保守重復序列，而其N末端由于氨基酸序列、長度不同而功能各異［2］。目前，國內、外關于寄生蟲Annexin基因家族的研究較少，其具體生物學功能尚不清楚。本研究在構建歐猥迭宮絳蟲成蟲全長cDNA文庫、5′端表達序列標簽（EST）測序的基礎上，利用生物信息學方法對歐猥迭宮絳蟲Annexin E1基因及編碼的蛋白質進行了理化性質、物種進化、空間結構等分析及預測，為其重組蛋白表達、純化及作為研發新型免疫診斷抗原的侯選分子靶標等研究提供基礎。

鄔強等.歐猥迭宮絳蟲膜聯蛋白E1基因的生物信息學分析

    1  材料與方法

1.1  材料發表教育論文

   
歐猥迭宮絳蟲Annexin E1基因源自歐猥迭宮絳蟲成蟲的cDNA文庫，通過EST 5′端大規模隨機測序，歸并unigene后進行初步生物信息學分析，發現基因號GDTC004_G12的氨基酸水平與Annexin家族高度相似性，且5′端完整，然后進行3′端延長測序至Poly（A）拼接獲得。其他寄生蟲及模式生物的Annexin核酸序列及蛋白質序列均源自美國國立生物技術信息中心數據庫，所獲物種及Genbank序列號為：豬帶絳蟲（Taenia solium, AY998562.1）、日本血吸蟲（Schistosoma japonicum, FN315079.1）、馬來絲蟲（Brugia malayi, XP_001894032）、黑腹果蠅（Drosophila melanogaster, NM_167519.1）、秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans, AAA99775）斑馬魚（Danio rerio, AAI54294）、擬南芥（Arabidopsis thaliana, NP_196584）、非洲爪蟾（Xenopus laevis, NP_001082442.1）、原雞（Gallus gallus, XM_421623.2）、小鼠（Mus musculus, NM_009674.3）、人（Ho