人白细胞介素-36α蛋白的二级结构及其B细胞抗原表位的预测

陈少英，郑坚，牛青霞

(汕头大学医学院炎症与免疫性疾病研究所，广东 汕头 515041)

人白细胞介素-36α蛋白的二级结构及其B细胞抗原表位的预测

陈少英，郑坚，牛青霞

(汕头大学医学院炎症与免疫性疾病研究所，广东 汕头 515041)

目的预测并分析人白细胞介素-36α蛋白的二级结构及其潜在的B细胞抗原表位。方法以人IL-36α蛋白的氨基酸序列为基础，采用生物信息软件和互联网服务器预测人IL-36α蛋白的二级结构及其亲水性、可及性和柔韧性，根据预测结果综合分析IL-36α蛋白可能的B细胞抗原表位。结果IL-36α蛋白潜在的B细胞抗原表位位于N端8～12、33～38、111～116和143～149氨基酸区段。结论预测了IL-36α蛋白的二级结构和B细胞抗原表位，为进一步研究IL-36α的生物学活性部位及利用合成肽制备抗IL-36α的多克隆抗体提供了理论依据。

白细胞介素-36α；生物信息学；二级结构；表位

白细胞介素-1家族(Interleukin-1 family，IL-1F)的细胞因子与急性、慢性炎症有关，在天然免疫应答中发挥重要的作用。IL-1家族由11个成员组成，即IL-1F1～IL-1F11，其中IL-1F5、IL-1F6，IL-1F8、IL-1F9、IL-1F10和IF11是通过分析序列同源性、蛋白质的三维结构、基因位点和受体结合特征发现并鉴定的细胞因子[1-2]，2010年上述细胞因子被重新命名为IL-36Ra、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38和IL-33[3]。

IL-36α(曾被命名为IL-1F6)主要表达于皮肤和上皮组织，在免疫和炎症反应中发挥重要的作用。气道上皮细胞表达IL-36α，炎症刺激可增加气道上皮细胞IL-36αmRNA的表达。Ramadas等[4]的研究显示IL-36α刺激CD11c+细胞表达中性粒细胞特异性趋化因子CXCL1、CXCL2和TNFα，增加CD40的表达，增强CD11c+细胞诱导T细胞增殖的能力。IL-36α还可诱导CD4+T分泌IFN-γ、IL-4和IL-17[5]。体内实验显示，支气管灌注重组小鼠IL-36α后，可以引起野生型C57BL/6小鼠和IL-1αβ-/-小鼠肺部中性粒细胞侵润和肺部中性粒细胞特异性趋化因子mRNA表达的增加。最近的研究显示，肿瘤内IL-36α表达减少与肝癌患者的不良预后有关，提示IL-36α有可能成为肝癌患者预后的一个Marker[6]。本文以IL-36α的氨基酸序列为基础，利用生物信息学方法，预测IL-36α蛋白的二级结构和B细胞抗原表位，为抗IL-36α抗体制备及结构与功能研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 IL-36α的氨基酸序列IL-36α的氨基酸序列来自NCBI提供的蛋白数据库(ACCESSION:NP_ 055255)，见图1。

图1 IL-36α的氨基酸序列

1.2 人IL-36α二级结构的预测采用SOPMA计算工具分析IL-36α蛋白的二级结构[7]。

1.3 人IL-36α B细胞抗原表位的预测以7个氨基酸残基为一组，分别按Hopp&Woods亲水性方案[8]、Emini可及性方案[9]和Bhaskaran-Ponnuswamy柔韧性方案[10]进行单参数预测。综合各分析方法，取各参数预测结果的重叠区域，即为可能的B细胞抗原表位。

2 结果

2.1 人IL-36 α二级结构分析结果采用SOPMA服务器预测的IL-36α二级结构见图2。结果显示：IL-36α的二级结构由α-螺旋(15.19%)、β-折叠(35.44%)、β-转角(7.59%)、无规则卷曲(41.77%)组成。IL-36α蛋白的无规卷曲和β-转角主要位于第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(见图2)。

图2 人IL-36α二级结构预测结果

2.2 人IL-36α B细胞抗原表位的单参数预测结果IL-36α的亲水性、可及性和柔韧性预测结果见图3～图5。应用不同的参数预测的B细胞抗原表位出现的位置有所不同(见表1)，但8～12、33～38、111～116和143～149肽段用多种参数分析得到了基本一致的结果，这些肽段可能为人IL-36α的B细胞抗原表位。

图3 IL-36α的亲水性分析

图4 IL-36α的柔韧性分析

图5 IL-36α的可及性分析

表1 应用不同方法预测人IL-36αB细胞抗原表位的肽段位置

3 讨论

B细胞表位是指抗原中可被B细胞抗原受体(B cell receptor，BCR)或抗体特异性识别并相互结合的线性片段或空间构象型结构。应用生物信息学方法预测蛋白质的B细胞表位，并通过体外合成其肽段进行验证，是目前获得B细胞抗原表位肽段的重要方法。

本研究以人IL-36α的一级结构为基础，采用ProScale、Bcepred服务器上的相应软件和SOPMA软件，通过多参数分析预测人IL-36α的B细胞抗原表位。通过对二级结构、亲水性、柔韧性和可及性的综合分析，结果显示，人IL-36α蛋白可能的B细胞抗原表位位于N端8～12、33～38、111～116和143～149氨基酸区段，这些肽段具有较高的亲水性，在二级结构上位于或富含无规卷曲，符合表位分布的特点，并且与柔韧性参数和可及性参数预测的结果也相符。

由于IL-36α在炎症免疫过程中发挥重要作用，并且与T细胞免疫，特别是CD8+T细胞免疫应答的活化有关，肿瘤内IL-36α表达减少与肝癌患者的不良预后有关，因此，IL-36α有可能成为治疗炎症性疾病和癌症的新靶点。本文结果为人工合成IL-36α的B细胞抗原表位，进而制备抗IL-36α的抗体奠定了基础。

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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)

国家自然科学基金项目(编号:81072941)

牛青霞。E-mail：chenshaoying222@163.com