非结构蛋白4B与卵巢癌免疫反应抗原域蛋白2相互作用结构域的生物信息学分析

王骞若，郭逢林，徐晶，徐阿慧， 郭韫丽，孔令保, 2

(1江西农业大学生物科学与工程学院，南昌330045；2南昌大学生命科学院人类衰老研究所)

非结构蛋白4B与卵巢癌免疫反应抗原域蛋白2相互作用结构域的生物信息学分析

王骞若1，郭逢林1，徐晶1，徐阿慧1， 郭韫丽1，孔令保1, 2

(1江西农业大学生物科学与工程学院，南昌330045；2南昌大学生命科学院人类衰老研究所)

目的分析非结构蛋白4B(NS4B蛋白)与卵巢癌免疫反应抗原域蛋白2(OCIAD2)相互作用的结构域。方法进入(美国国立生物技术信息中心(NCBI)主页分别查询NS4B蛋白和OCIAD2蛋白GenBank序列号,进入通用蛋白质数据库(UniProt)主页输入在NCBI中查询的NS4B蛋白和OCIAD2蛋白序列号，查询蛋白编号,进入ELM主页面，输入在UniProt查询到的NS4B蛋白编号A4GSN1和OCIAD2蛋白编号Q56VL3, 查询跨膜结构域和线性基序。 返回ELM主页，选择ELM binding domains，查询数据库里总的相互作用结构域。进入SMART主页，输入蛋白序列号或蛋白序列，查询蛋白跨膜区域和低复杂性区域。低复杂性区域的氨基酸会呈现出弹性的结构容易作为该蛋白和其他类型蛋白相结合的结构域。不同的跨膜区域因共同定位于细胞膜上可能发生相互作用。结果NS4B蛋白存在跨膜区域，OCIAD2蛋白不存在跨膜区域，没有发现NS4B和OCIAD2蛋白存在直接相互作用的线性基序。OCIAD2蛋白具有一个低复杂性区域(88～98氨基酸)；NS4B蛋白具有2个低复杂性区域(106～132氨基酸和141～154氨基酸)。结论OCIAD2蛋白与NS4B蛋白可能通过低复杂性区域发生直接相互作用。

卵巢癌；非结构蛋白4B；含卵巢癌免疫反应抗原域蛋白2；生物信息学

Abstract:ObjectiveTo analyze the interaction domains between nonstructural protein 4B (NS4B) protein and ovarian cancer immuno-reactive antigen domain containing 2 (OCIAD2) protein.MethodsTransmembrane regions and linear motifs were identified by searching the homepage of NCBI (National Biotechnology Information Center) for NS4B protein and OCIAD2 protein GenBank sequence numbers, entering the UniPort (universal protein) home page to input the NS4B protein and OCIAD2 protein sequence numbers obtained in NCBI and to get the OCIAD2 protein number A4GSN1 and OCIAD2 protein number Q56VL3 in UniPort, and then entering the ELM home page to input the NS4B protein number A4GSN1 and the OCIAD2 protein number Q56VL3. Total interaction domains were sought by going to the ELM home page and selecting ELM binding domains. The protein transmembrane regions and the low-complexity regions were identified by entering the SMART home page and entering the protein sequence number, or protein sequence. Low-complexity regions exhibited an elastic structure that readily served as a domain for binding other proteins. Different transmembrane regions bond together because of their colocalization in the cell membrane.ResultsTransmembrane region was present in NS4B protein, but not in OCIAD2 protein. No linear interaction motif between NS4B protein and OCIAD2 protein was identified. OCIAD2 protein had a low-complexity region (88-98 amino acids). NS4B protein had two low complexity regions [(106-132 amino acids) and (141-154 amino acids)].ConclusionOCIAD2 protein and NS4B protein may interact directly through low-complexity regions.

Keywords: nonstructural protein 4B; ovarian cancer immuno-reactive antigen domain containing 2; bioinformatics

非结构蛋白4B(NS4B)蛋白是HCV开放阅读框架(ORF)编码的多聚蛋白前体的酶切产物之一，是一种非结构蛋白，与HCV的传播及致病性密切相关[1～6]。含卵巢癌免疫反应抗原域蛋白2(OCIAD2)是OCIA超家族中的一员，是评价肿瘤恶化例如卵巢黏液性肿瘤恶化程度的一个非常有用的生物标志物[7～12]。前期我们通过串联亲和层析和液相色谱串联质谱筛选分析发现NS4B蛋白和OCIAD2蛋白发生相互作用。但是，这两种蛋白是否发生直接相互作用及其相互作用结构域并不清楚。本研究利用生物信息学数据库NCBI、UniProt、ELM和SMART，对OCIAD2蛋白与NS4B蛋白之间的相互作用结构域进行了生物信息学分析，旨在为后期OCIAD2蛋白与NS4B蛋白相互作用结构域和相互作用机制的研究以及相关抑制剂的研发奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料及工具 NS4B蛋白(GenBank序列号为ABO28521.1)、 OCIAD2蛋白(数据库序列号NP_001014446.1)。NCBI ( http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)、UniProt (http://www.uniprot.org/)，ELM(http://elm.eu.org/)和SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)数据库及其软件。

1.2 OCIAD2蛋白与NS4B蛋白相互作用结构域的生物信息学分析方法 进入NCBI主页分别查询NS4B蛋白和OCIAD2蛋白GenBank序列号。进入UniProt主页输入在NCBI中查询的NS4B蛋白序列号和OCIAD2蛋白编号，查询蛋白编码。进入ELM主页面，输入在UniProt查询到的NS4B蛋白编号A4GSN1和OCIAD2蛋白编号Q56VL3。查询跨膜结构域和基序。返回ELM主页，选择ELM binding domains，查询数据库里总的相互作用结构域进入SMART主页，输入蛋白序列号或蛋白序列，查询蛋白跨膜区域和低复杂性区域。低复杂性区域的蛋白会呈现出弹性的结构容易作为该区域的蛋白和其他类型蛋白相结合的结构域。不同的跨膜区域因共同定位于细胞膜上可能发生相互作用。

2 结果

NS4B的GenBank序列号为ABO28521.1，OCIAD2的GenBank序列号为NP_001014446.1。UniProt数据库NS4B蛋白编号为A4GSN1，OCIAD2蛋白编号为Q56VL3，用其在ELM软件中分别查询NS4B蛋白和OCIAD2蛋白的二级结构。ELM数据库查询结果NS4B蛋白存在跨膜区域，OCIAD2蛋白不存在跨膜区域，没有发现NS4B和OCIAD2蛋白的线性结构中存在直接相互作用区域。用SMART软件查询结果显示OCIAD2蛋白无跨膜结构域，存在低复杂性区域(88～98氨基酸)；NS4B蛋白存在一个跨膜结构域和2个低复杂性区域(106～132氨基酸和141～154氨基酸)。

3 讨论

随着人类基因组测序工作的完成，生命科学进入后基因组和蛋白质组时代。蛋白质是生命活动的主要执行者，但是生明活动中各项功能和行为常常不是由单一蛋白质来完成的，需要蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸直接相互作用来实现的[1]。生命活动的各种过程例如DNA的合成、基因转录激活、蛋白质翻译、细胞周期调控、信号转导等重要的生命过程均涉及到蛋白质复合体的作用[2]。

HCV感染是一个严重的全球性问题，影响到全球人口的3%左右，在感染者中大约20%～30%发展为慢性肝炎、肝硬化和肝细胞癌等[3]。HCV呈球形，直径小于80 nm，为单股正链RNA病毒，属黄病毒科[4]。HCV-RNA长9 500～10 000 bp，由5′非编码区、3′非编码区和一个大的ORF组成[5]。HCV的ORF编码一个3 000多个氨基酸残基组成的多聚蛋白前体[6]。该多聚蛋白前体经宿主蛋白酶和HCV编码的蛋白酶切割后产生病毒的结构蛋白(core、E1和E2)和非结构蛋白(P7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS4A和NS5B)[7]。HCV非结构蛋白NS4B由261个氨基酸组成，高度疏水，含有至少4个跨膜区，是一个内质网膜结合蛋白，该蛋白在病毒生活史及致病性中均发挥重要作用[8]。

OCIA蛋白是一类存在于真核生物中的保守蛋白，存在多种同源异构体形式。OCIA蛋白都含有一个OCIA超家族保守结构域，该保守结构域位于氨基酸序列的N端。OCIAD2是OCIA超家族中的一员，随着肿瘤的恶化OCIAD2的表达量也随之增加，OCIAD2是评价肿瘤恶化例如卵巢黏液性肿瘤恶化程度的一个非常有用的生物标志物[9～12]。前期我们通过串联亲和层析和液相色谱串联质谱筛选分析发现NS4B蛋白和OCIAD2蛋白发生相互作用[13]。生物信息学分析发现NS4B蛋白存在跨膜区域，OCIAD2蛋白不存在跨膜区域，没有发现NS4B和OCIAD2蛋白的线性结构中存在直接相互作用区域。SMART软件查询结果显示OCIAD2蛋白无跨膜结构域，存在低复杂性区域(88～98氨基酸)；NS4B蛋白存在有跨膜结构域和2个低复杂性区域(106～132氨基酸和141～154氨基酸)。这些分析结果表明NS4B蛋白和OCIAD2蛋白可能通过低复杂性区域发生直接相互作用。

与其他病毒一样，HCV的复制过程必须依赖宿主细胞蛋白，调控病毒复制的宿主细胞蛋白的识别可以有助于阐明病毒复制的机制和发现新的抗病毒靶标[13]。而且，与直接靶向病毒的抗病毒药物相比，靶向宿主蛋白的抗病毒药物具有广谱性和不易促使病毒产生耐药性的优点[14]。近些年，随着HCV复制子系统、假病毒系统、细胞培养系统和小鼠感染模型的建立，病毒学家已经可以方便的开展HCV复制、病毒蛋白翻译、病毒基因组复制、病毒粒子组装和释放等方面的研究和新的治疗药物的研发，并取得诸多治疗进展，已经发现了参与病毒进入、病毒蛋白翻译、病毒基因组复制、病毒粒子组装和释放的多种病毒蛋白和宿主蛋白，新的直接靶向HCV蛋白的药物例如fososbuvir获美国FDA和欧盟批准，提高了丙肝治愈率(至90%)。但是，HCV的研究和预防仍然面临着许多挑战，例如：病毒复制及其致病的确切分子机制任然有待阐明，仍有5%左右(接近1 000万例)的丙肝患者无法用现有药物治疗，HCV的高度特异性和耐药性突变，病毒宿主细胞的复杂相互作用和宿主遗传背景的影响等[15]。

近年来，国外多个课题组通过基因沉默和生物信息学等现代生物学技术成功用于调控HCV复制的宿主蛋白筛选，已使用靶向全基因组的或者部分基因的siRNA基因沉默表达，筛选发现了众多调控HCV复制的宿主蛋白。NS4B是HCV复制必须的病毒蛋白，因此NS4B为靶标的抑制剂成为近年来抗HCV药物研发的一个新的热点[16]。NS4B的寡聚化或膜融合的抑制剂可特异性抑制HCV复制，提示NS4B自身相互作用及其与宿主细胞的相互作用参与HCV的复制，可作为新的抗HCV药物筛选靶标。2012年，我们通过使用生物信息学软件发现NS4B蛋白存在8种蛋白质相互作用域和7种共价修饰位点，并构建了NS4B蛋白与细胞蛋白相互作用网络[17]。与NS4B相互作用，调控HCV复制的宿主的蛋白的识别及机制阐明对人类进一步了解HCV复制的机制和新的抗HCV药物研发均有重要意义。

近年来，国内外对OCIAD2的研究多数与卵巢癌和肺癌有关， OCIAD2基因对丙肝病毒的影响研究国内外均未见报道。本研究通过多种软件预测发现NS4B和OCIAD2可能含通过低复杂性区域发生相互作用，这些预测结果为后期OCIAD2蛋白与NS4B蛋相互作用机制的深入研究和相关抑制剂研发奠定了基础。

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Bioinformatics analysis of interaction domain between NS4B protein and OCIAD2 protein

WANGQianruo1,GUOFenglin,XUJing,XUAhui,GUOYunli,KONGLingbao

(1CollegeofBioscienceandEngineering,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.35.002

R737.9

A

1002-266X(2017)35-0005-03

2017-02-15)

国家自然科学基金项目(31460667)；江西省重点研发计划项目(20161BBF60084)。

王骞若(1993-)，女，医学学士，主要研究方向为分子病毒学。E-mail：297275662@qq.com

孔令保(1972-)，男，医学博士，副教授，主要研究方向为分子病毒学。E-mail：lingbaok@hotmail.com