多肽抗原預測

抗原決定簇在線分析工具

摘要：蛋白抗原表位預測算法及抗原多肽設計原則是構成南京德泰生物抗體定制服務的重要組成部分。
為了獲取識別天然蛋白的抗體，有兩種方式可以選擇。一種是利用重組蛋白的方式獲取盡可

能接近天然條件下的重組蛋白，然后刺激試驗動物免疫系統，進而獲取相應抗體。這種方式獲取抗體的成功率較高且效價較好；另一種是預測天然蛋白的抗原決定簇，這種抗原決定簇最終體現為多肽形式，將其與相應的載體偶聯后刺激試驗動物免疫系統，也可以獲取相應的抗體。這種方式的選擇有其特殊需要。德泰生物提供這兩種類型的抗體定制服務。

什么是抗原決定簇

蛋白質表面部分可以使免疫系統產生抗體的區域叫抗原決定簇。一般抗原決定簇是由 5－8 氨基酸或碳水基團組成，它可以是由連續序列（蛋白質一級結構）組成或由不連續的蛋白質三維結構組成。

蛋白抗原表位預測方法

目前蛋白質抗原表位預測的方法大致可以分為兩類，一類是基于蛋白質高級結構預測，像beta-轉角、膜蛋白跨膜區預測等；一種是基于氨基酸的統計學傾向性，像親水性（hydrophilicity）、彈性（flexibility）、表面可接觸性（surface accessibility）、抗原傾向性（antigenic propensity）。具體算法請參考相關文獻，部分文獻如下：

• Chou, Fasman Adv Enzymol Relat Areas Mol Biol. 1978;47:45-148.
• Hopp, T.P. and Woods, K.R. (1981) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 3824-3828.
• Welling, G.W., Weijer, W.J., van der Zee, R. and Welling-Wester, S. (1985) FEBS Lett. 188, 215-218.
• Karplus PA, Schulz GE. Naturwissenschafren 1985; 72:212-3.
• Emini EA, Hughes JV, J Virol. 1985 Sep;55(3):836-9.
• Parker, J.M.R., Guo, D. and Hodges, R.S. (1986) Biochemistry 25, 5425-5432.
• Schmidt, A.M. (1989) Biotect. Adv. 7, 187-213.
• A.S. Kolaskar and Prasad C. Tongaonkar (1990) FEBS 09210
• K. Hofmann & W. Stoffel (1993)
• Paul Horton, Keun-Joon Park, Takeshi Obayashi & Kenta Nakai, Proceedings of the 4th Annual Asia Pacific Bioinformatics Conference, Taiwan. pp. 39-48, 2006.
• Jens Erik Pontoppidan Larsen, Ole Lund and Morten Nielsen. Immunome Res. 2006

相關抗原表位預測工具： www.ipp2p.com/tools/epitope-prediction.html

選擇多肽抗原的方法

不同算法預測出的候選多肽序列有所不同，需要綜合考慮各種預測方法，同時結合實際應用進行最終選擇。

最終選擇的多肽序列一般在15-20個堿基。單個抗原決定簇一般包含5-8個堿基，那么15-20個堿基的多肽一般會包含1個或更多個抗原決定簇。相對長一些的多肽段能夠更好的保持和天然蛋白的一致性，更容易產生抗體。由于多肽是采用化學方法合成出來的，我們也要考慮到多肽合成的難度及其良好的可溶性。

我們一般會選擇親水區的多肽，其可溶性一般沒太大問題，但是這些區域也會包含疏水性的堿基（如亮氨酸、色氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸）。如果可能，盡量少選擇帶有這類氨基酸的多肽。谷氨酰胺由于容易和肽鏈形成氫鍵而導致多肽不可溶，所以具有多個谷氨酸的多肽也要盡量避免。

半胱氨酸有利于將多肽偶聯到載體蛋白上。所以應該保留多肽N端或C端的半胱氨酸，以便于載體蛋白偶聯，從而具有較好的免疫原性。同時兩個或更多半胱氨酸的情況需要避免，因為它會造成多肽鏈之間形成二硫鍵，進而導致不溶和結構變化。當選擇的多肽缺少半胱氨酸時，我們可以在N端或C端加上半胱氨酸。

脯氨酸采用順式酰胺鍵的方式存在于多肽中，而一般多肽的酰胺鍵是反式的，它的存在更能使多肽與天然蛋白相似。在大多數情況下，脯氨酸的存在更能形成自然結構，增強多肽的免疫原性。

如果抗體用于識別目標蛋白翻譯后的修飾區域（如磷酸化、糖基化位點），那么我們的多肽就需要在兩端稍作延伸。從另一個方面來說，如果抗體用于識別翻譯修飾前的蛋白，那么相應的位點需要去除掉。

跨膜區蛋白段需要移出掉，因為跨膜區無法被抗體接觸到。

林林總總，經過層層規則的過濾，最終我們會保留至少3條多肽（經驗證明3條多肽可以使抗體識別天然蛋白的成功率達到93%以上）。

化學合成的多肽，在抗體生產中，其濃度也影響著免疫應答反應。純度越高，特異性免疫應答反應越強。

南京德泰生物生物信息工具提供的抗原決定簇預測軟件能夠綜合多種預測算法，找到最符合要求的多肽，提高了預測成功率，減少多肽合成成本。