沙眼衣原体主要外膜蛋白生物信息学分析
作者：朱珊丽，尤孙武，娄崇洁，龚红君，张丽芳。
【摘要】 目的：分析和预测E血清型沙眼衣原体(Ct)主要外膜蛋白(MOMP)的结构和功能。方法：采用计算机辅助生物软件和网络数据库，从SwissProt蛋白质数据库中检索MOMP氨基酸序列，用Expasy服务器分析预测MOMP蛋白理化性质、二级结构，同时用Pcons服务器分析模拟蛋白质空间结构。结果：分析显示，Ct MOMP蛋白为一跨膜16次的酸性蛋白质，其空间结构为β—桶状膜蛋白，推测其功能为孔蛋白。结论：通过对MOMP生物信息学分析获得该蛋白的特性，为进一步研究Ct的感染与发病机制、研制Ct亚单位疫苗以及研究MOMP新的功能域等提供理论依据。
【关键词】 沙眼衣原体；主要外膜蛋白；生物信息学；结构预测。
Abstract: Objective: To analyze and predict the structural characteristics of the major outer membrane protein (MOMP) of Chlamydia trachomatis (Ct) serovar E. Methods: From SwissProt database，amino acid sequences of MOMP were obtained. Physio—chemical properties，secondary structure and tertiary structure of MOMP were analyzed by the computational analysis and bioinformatics webs，Expasy and Pcons，respectively. Results: The results showed that Ct MOMP was an acidic protein which transmembrane 16 times， and the tertiary structure was β—barrel membrane protein. It probably acted as a porin. Conclusion: The characteristics of Ct MOMP can be obtained by online structure predication software and computational analysis， which provides scientific proof for the research on its pathogenesis and new subunit vaccines.
Key words: Chlamydia trachomatis；MOMP；bioinformatics；structure prediction。
沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis，Ct）具独特的发育周期，有原体（Elementary Body）和网状包涵体（Reticulate Body）两种形式。其独特的生命周期是原体感染细胞发育为网状包涵体，包涵体再分裂为原体释放，进而再次感染细胞的循环过程[1]。Ct是一种在人体内长期生存并又广泛传播的病原体[2]，是我国性传播疾病（sexually transmitted diseases，STDs）的主要病原之一，它在一定条件下能引起异位妊娠、早产、流产及尿道感染等多种疾病。研究发现，Ct感染尚与许多自身免疫疾病发病有关，如衣原体感染后可引起反应性关节炎、Reiter综合征等。目前，尚无Ct感染的特异性预防方法，由于其主要外膜蛋白(major outer membrane protein，MOMP)可在机体内诱导出较强的细胞免疫及产生中和抗体的体液免疫，已成为Ct疫苗的研究热点[3—4]，但Ct MOMP的蛋白特性及其主要功能至今尚不清楚。本研究以E血清型Ct MOMP氨基酸序列为基础，对MOMP蛋白进行了生物信息学分析，为进一步研究Ct的感染与发病机制以及Ct亚单位疫苗的研制等提供理论依据。
1 材料和方法。
1.1 材料 国际互联网的生物信息学资源：SwissProt蛋白质数据库、Expasy服务器、PDB数据库、Pcons服务器、Spdbv及Rasmol软件。E血清型Ct MOMP在NCBI的登记号为DQ064286。
1.2 方法 E血清型Ct MOMP氨基酸序列检索自瑞士生物信息研究所提供的SwissProt蛋白质数据库，使用Expasy中的GOR和ProtParam模块分析后，将Ct MOMP氨基酸序列提交到Pcons服务器[5]，得到初步的三级结构分析结果。返回的结果优化后用Spdbv及Rasmol软件进行分析。
2 结果。
2.1 Ct MOMP的理化性质 ProtParam 分析显示该蛋白质相对分子质量为42.4 kDa，理论等电点（pI）为5.07，具体氨基酸组成见图1，推测分子式为C1874H2916N498O583S21；不稳定系数(instability index，II)为25.82，表明此蛋白性质稳定；其疏水性平均值（Grand average of hydropathicity，GRAVY）为—0.088，表明其为亲水性蛋白。
2.2 Ct MOMP二级结构分析 应用Expasy服务器上的GOR预测MOMP的二级结构，提示其二级结构由29.77%α—螺旋（Alpha helix，Hh）、18.22%β—片层（Extended strand，Ee）、51.91%无规卷曲（Random coil，Cc)构成，见图1。二维结构显示MOMP蛋白有16个β—片层组成的跨膜区，见图2。
2.3 Ct MOMP三级结构模拟 将其氨基酸序列导入Pcons服务器，返回的结果按照分值排序，选择Pcons和ProQ分值较高的返回数据，将其导入Spdbv及Rasmol软件中，分析推测其三级结构。结果显示Ct MOMP与脑膜炎奈瑟菌自转运蛋白结构域的结构非常相似，两者都是主要由β折叠片层蛋白组成的桶状结构。Ct MOMP有2个螺旋，16个折叠，23个转角和190个氢键；而来自于PDB数据库（PDB ID:1UYN）的脑膜炎奈瑟菌自转运蛋白的结构域[6]，有1个螺旋，12个折叠，33个氢键，没有转角，见图3。