基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法技术

本发明专利技术提供一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法，包括以下步骤：利用生物信息学数据库获取植物性食物过敏原的线性表位、氨基酸序列、二级结构和三级结构；利用生物信息学软件分析所述线性表位，包括其氨基酸组成及出现频率，在所述二级结构中的位置和在所述三级结构中的位置。本发明专利技术利用生物信息学数据库及软件分析植物性食物过敏原的氨基酸序列、二级结构和三级结构等，从而分析植物性食物过敏原线性表位与其高级结构的位置关系及特性，既快速准确又无需实验，对线性表位的深入研究有助于对食物致敏性的研究。

Analysis of linear epitopes of plant food allergens based on Bioinformatics

【技术实现步骤摘要】
基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法
本专利技术涉及食品安全检测
，尤其涉及一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法。
技术介绍
食物过敏是机体暴露于某种特定食物时出现的不良反应，即免疫系统对过敏原进行特异性免疫应答所致的可涉及全身不同器官的过敏反应。据流行病学调查全世界范围内婴幼儿的发病率已达到8％，成人达到5％。食物过敏大多是由IgE介导的I型超敏反应，可引发哮喘、腹泻、荨麻疹、过敏性皮炎等全身性多系统反应，甚至会产生休克危及生命，严重影响患者的生活质量。迄今为止，防止食物过敏最有效的途径是避免接触食物过敏原。但由于生产过程中的交叉反应增加了食品存在过敏原的可能性，食物过敏患者必须倍加小心才能免受其害。自然界中的食物过敏原种类繁多，主要来源于植物、动物和微生物，但是引起食物过敏性疾病的过敏原大多数来源于植物。到目前为止，世界卫生组织/国际免疫学会联合会(WHO/IUIS)过敏原命名小组委员会共鉴定了314种食物过敏原，其中有216种来源于植物。而联合国粮农组织(FAO)报道的八类过敏性食物中有四类是植物性食物，即花生、大豆、坚果类和小麦。食物过敏原分子表面具有特定的结构和氨基酸序列，可以刺激机体产生免疫反应，该免疫活性区被称为抗原表位。根据抗原表位中氨基酸的空间分布特点，可以分为连续性表位和不连续性表位。连续性表位又称为线性表位，是由一级序列中氨基酸连续组成；不连续性表位又称为构象表位，在一级序列中并不连续，但能在正确折叠的蛋白空间结构表面彼此靠近，形成被抗体特异性识别的表位。研究表明，在所有抗原表位中超过90％属于构象表位，只有不到10％是线性表位。但食物过敏原经口摄入后会被胃和小肠消化，胃酸、消化酶等因素均会破坏大量的构象表位，而线性表位依然能被鉴定出，并刺激机体产生过敏反应。因此，食物过敏原线性表位的研究对预防和治疗食物过敏至关重要。同时，植物性食物过敏原蛋白质在三维结构等方面具有保守相似性，植物性食物过敏原的高度稳定性与其紧凑的三维结构以及维系空间结构的化学键密不可分。因此，对植物性食物过敏原高级结构的研究及其与线性表位关系的研究，有助于分析蛋白质的潜在致敏性。目前，用于鉴定分析线性表位的方法主要有多肽合成技术和氨基酸定点突变技术等。多肽合成技术是将合成的短重叠肽段通过斑点印迹或免疫印迹实验与过敏患者血清共孵育，检测其与特异性IgE抗体的结合情况，从而判断和筛选线性表位，但需要收集过敏患者血清，耗时长、工作量较大、盲目性较高，有可能忽略重叠区间的表位，难以保证精准性。氨基酸定点突变技术是通过依次突变目的蛋白的某个或几个特定氨基酸，然后比较天然目的蛋白和突变后重组蛋白与抗体的结合程度筛选出主要的表位，整个过程突变、重组和筛选工作量都很大。生物信息学是通过对生物信息的获取、处理、分析，来阐明大量数据所包含的生物学意义的一门新兴交叉学科。本专利技术旨在通过生物信息学方法深入研究线性表位，无需实验，快速准确。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法。本专利技术提供一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法，包括以下步骤：(1)利用生物信息学数据库获取植物性食物过敏原的线性表位、氨基酸序列、二级结构和三级结构；(2)利用生物信息学软件分析所述线性表位，包括其氨基酸组成及出现频率，在所述二级结构中的位置和在所述三级结构中的位置。上述技术方案中，利用生物信息学数据库及软件获取和分析植物性食物过敏原的氨基酸序列、二级结构和三级结构等，从而分析植物性食物过敏原线性表位与其高级结构的位置关系及特性，既快速准确又无需实验，对线性表位的深入研究有助于对食物致敏性的研究。所述生物信息学数据库包括但不限于SDAP、PDB、Uniprot、NCBI和BLAST。所述生物信息学软件包括但不限于Bioedit、Cn3D、DSSP、SWISS-MODEL、Spdbv、Pymol、ClustalW、pFind和DNAStar。进一步地，所述线性表位不能直接获取时，通过以下方法预测获得：利用生物信息学软件分别筛选出所述植物性食物过敏原氨基酸序列中满足亲水性指数>0的区域、抗原指数>0的区域和表面可及性指数>1的区域，并利用可塑性分析筛选出具有柔性的区域，上述四个区域重叠的部分即为预测线性表位。进一步地，所述三级结构不能直接获取时，通过同源建模预测获得。进一步地，所述同源建模预测具体包括：在PDB数据库中使用BLAST搜索与所述植物性食物过敏原同源性较高，且已知三级结构数据的蛋白质序列；以相似度最高的蛋白质为模板，使用SWISS-MODEL在线网站进行相同结构区域的同源建模，根据分子动力学模拟和能量最小化原理优化得到所述植物性食物过敏原的三级结构。进一步地，所述方法还包括：使用Spdbv软件获得所述植物性食物过敏原三级结构的拉氏构象图以评价其合理性。进一步地，所述二级结构不能直接获取时，依据所述植物性食物过敏原的氨基酸序列，使用DNAStar软件中的Chou-Fasman或Garnier-Robson方案进行预测。进一步地，所述方法还包括利用生物信息学软件对所述植物性食物过敏原进行同源性分析。进一步地，利用Cn3D或Pymol软件分析所述线性表位在所述三级结构中的位置。本专利技术利用生物信息学数据库及软件分析植物性食物过敏原的氨基酸序列、二级结构和三级结构等，从而分析植物性食物过敏原线性表位与其高级结构的位置关系及特性，既快速准确又无需实验，对线性表位的深入研究有助于对食物致敏性的研究。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中Arah1全序列的氨基酸组成情况；图2为本专利技术实施例中Arah1线性表位的氨基酸组成情况；图3为本专利技术实施例中Arah1的二级结构分布情况；图4为本专利技术实施例中Arah1三聚体(左)和单体(右)结构；图5为本专利技术实施例中Arah1线性表位在三级结构中的定位；图6为本专利技术实施例中Jugr2的同源性模板检索结果；图7为本专利技术实施例中Jugr2的模拟三级结构；图8为本专利技术实施例中Jugr2模拟三级结构的拉氏构象图；图9为本专利技术实施例中Jugr2与Arah1的序列比对结果；图10为本专利技术实施例中Jugr2与Arah1相似肽段在三级结构中的定位；图11为本专利技术实施例中DNAStar对CM16一级氨基酸序列的分析；图12为本专利技术实施例中CM16的二级结构预测；图13为本专利技术实施例中CM16的同源性模板检索结果；图14为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)利用生物信息学数据库获取植物性食物过敏原的线性表位、氨基酸序列、二级结构和三级结构；/n(2)利用生物信息学软件分析所述线性表位，包括其氨基酸组成及出现频率，在所述二级结构中的位置和在所述三级结构中的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生物信息学分析植物性食物过敏原线性表位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用生物信息学数据库获取植物性食物过敏原的线性表位、氨基酸序列、二级结构和三级结构；
(2)利用生物信息学软件分析所述线性表位，包括其氨基酸组成及出现频率，在所述二级结构中的位置和在所述三级结构中的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物信息学数据库包括SDAP、PDB、Uniprot、NCBI和BLAST；
所述生物信息学软件包括Bioedit、Cn3D、DSSP、SWISS-MODEL、Spdbv、Pymol、ClustalW、pFind和DNAStar。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性表位不能直接获取时，通过以下方法预测获得：利用生物信息学软件分别筛选出所述植物性食物过敏原氨基酸序列中满足亲水性指数>0的区域、抗原指数>0的区域和表面可及性指数>1的区域，并利用可塑性分析筛选出具有柔性的区域，上述四个区域重叠的部分即为预测线性表位。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三级结构不能直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：车会莲，杨帅，李欣芮，陈成，范卓妍，张亚妮，贺晓云，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11