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SARS病毒抗原表位预测

李伍举刘涛范明

军事医学科学院基础医学研究所，北京：100850

摘要

[目的]采用集Hopp&Woods亲水性、Janin表面可及性、Karplus-Schulz主链柔

软性和电荷分布为一体的综合性抗原表位预测方法和蛋白质二级结构预测对

SARS病毒的两个膜蛋白S和M进行抗原表位预测，以便为SARS病毒的疫苗

设计提供依据。[结果]通过运用Goldkey等软件分析了SARS病毒的两个膜蛋白

S和M的抗原表位，分别获得了14个和7个可能的抗原表位。

一、前言

目前，SARS病毒对人类的危害众所周知，我国政府已投入巨大的人力、财

力和物力向SARS宣战，特别是军事医学科学院几乎与世界同步公布了SARS病毒

的全基因组序列，为SARS的诊断提供了强有力的基础。从生物信息学的角度来

看，此病毒的全基因组序列蕴藏着决定SARS病毒表型如致病性、抗原性等特征，

如何利用生物信息学手段，从SARS病毒的全基因组序列中挖掘尽可能多的信息，

为SARS病毒的诊断及疫苗的研制提供服务，已成为我们生物信息学工作者的当

务之急，为此，根据SARS病毒的特点，重点选择了位于表面的两个膜蛋白S和

M

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，利用我们以前开发的DNA和蛋白质序列分析软件Goldkey

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，采用集

Hopp&Woods亲水性、Janin表面可及性、Karplus-Schulz主链柔软性、电荷分布、

综合性抗原表位预测方法

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和蛋白质二级结构预测对SARS病毒的S蛋白、M蛋

白进行抗原表位预测，以便为SARS病毒的疫苗设计提供依据，本文就是对这一

工作的系统总结。

二、材料与方法

2.1、基因组序列数据

分别选取了9个SARS病毒的全基因组序列，其中美国一株、加拿大一株、

中国香港2铢、中国北京4株和中国广州1铢。

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2.2、软件

为了预测SARS病毒的抗原表位，主要采用了两个软件，它们分别是

ClustalX

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和Goldkey，基于ClustalX进行基因组和蛋白质的多序列比较，基于

Goldkey预测SARS病毒两个膜蛋白S和M的抗原表位。

三、结果与讨论

3.1、SARS病毒的基因组比较分析

从GenBank数据库中，将9个SARS病毒的基因组序列下载至本地机上，

按嘈蛄斜冉铣绦駽lustalX的格式要求进行基因组数据整理，然后进行多序列比

较，结果表明，这些基因组序列极其保守，变异甚微，从而说明可以其中一株为

基础进行抗原表位预测与疫苗设计，为此，我们以加拿大SARS病毒株为基础进

行抗原表位预测，并通过对SARS病毒的S和M蛋白的进一步比较表明，这些

重要蛋白非常保守。

3.2、SARS病毒的S和M蛋白的抗原表位综合预测

首先，运用我们自行开发的Goldkey软件读入SARS病毒的S和M蛋白质序

列，然后，利用我们提出的抗原表位综合预测方法，分别预测S和M蛋白的抗

原表位，结果如图1和图2所示。根据抗原表位的综合预测方法，其综合指标处

于峰值位置的片断有可能为抗原表位，据此，预测出的SARS病毒S蛋白的可能

抗原表位为：S12-T20,P28-M37,A90-N119,L170-F187,K265-A275,Y338-C348,

V389-P399,N427-N457,G536-G570,S664-Y677,G751-K768,Q895-K911,

V1047-A1062和N1116-I1151。SARS病毒M蛋白的可能抗原表位为：E10-Q18,

F36-L45,A103-I117,R130-E136,C158-I167,S172-Y178和S183-A194。另外，我

们还对这两个氨基酸序列进行了亲水性等单指标分析，结果表明：单指标分析结

果与上述综合指标分析结果有较大的一致性，从而从生物信息学的角度，更加证

实了上述预测的结果。

3.4、SARS病毒的S和M蛋白的二级结构预测

作为蛋白质的可能抗原位点，要求其必须位于蛋白质空间结构的表面，所以

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必须对其进行空间结构预测，才能较好地揭示其可能抗原位置，但是，通过扫描

已知结构的蛋白质数据库表明，目前还不存在与SARS病毒的两个膜蛋白S和M

的同源蛋白，因此，目前不能预测其空间结构。为此，我们对这两个重要蛋白进

行了二级结构预测，结果如图3和图4所示，以便有助于分子生物学工作者从上

述可能的抗原表位列表中做出进一步选择。

四、总结与体会

本文总结了利用我们自行开发的Goldkey软件对SARS病毒S和M蛋白的

抗原表位预测情况，基于多个参数找出了S和M蛋白的可能抗原表位，从而为

疫苗设计等相关实验提供依据