C. perfringens感染症に対するマルチエピトープワクチン設計のためのNetFタンパク質のバイオインフォマティクス解析

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Infect. Genet. Evol..2020 Jul;:104461. S1567-1348(20)30292-6. doi: 10.1016/j.meegid.2020.104461.Epub 2020-07-16.

C. perfringens感染症に対するマルチエピトープワクチン設計のためのNetFタンパク質のバイオインフォマティクス解析

Bioinformatics analysis of NetF proteins for designing a multi-epitope vaccine against Clostridium perfringens infection.

Yanhua Wang

PMID: 32682865 DOI: 10.1016/j.meegid.2020.104461.

抄録

Clostridium perfringens は、ヒトおよび動物の重要な病原体であり、多くの種類の動物における壊死性腸炎および腸中毒症の主な原因物質である。C. perfringensは、NetFを含む様々な毒素を産生し、仔馬や犬の壊死性腸炎の発症に重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、NetFタンパク質の物理化学的性質、二次構造および三次構造、支配的なB細胞およびT細胞エピトープを含む様々な側面をバイオインフォマティクス手法を用いて解析した。その結果、NetFタンパク質は安定で親水性の高いタンパク質であることがわかった。NetFタンパク質の二次構造は、2.62%のαヘリックス、6.56%のβターン、38.69%の延長鎖、52.13%のランダムコイルから構成されていた。さらに、NetFの潜在的なB細胞およびT細胞エピトープがいくつか同定された。さらに、抗原性およびアレルゲン性評価の結果から、このタンパク質は免疫原性があり、非アレルゲン性であることが明らかになった。Ramachandranプロットの結果から、アミノ酸残基の94.22％、5.42％、0.36％が、それぞれ好ましい領域、許容される領域、外れた領域に組み込まれていた。本研究は、さらなる研究の基礎を提供し、C. perfringens感染症に対する適切なワクチン開発のための理論的基礎を築いた。

Clostridium perfringens is an important human and animal pathogen that is the primary causative agent of necrotizing enteritis and enterotoxemia in many types of animals. C. perfringens produces a variety of toxins, including NetF which may plays a crucial role in the pathogenesis of foal and canine necrotizing enteritis. In this study, we used several bioinformatics methods to analyze various aspects of the NetF proteins, including the physicochemical properties, secondary and tertiary structures, and the dominant B-cell and T-cell epitopes. The results showed that NetF protein was a stable and hydrophilic protein. The secondary structure of the NetF protein consisted of 2.62% alpha helixes, 6.56% beta turns, 38.69% extended strands and 52.13% random coils. Moreover, several potential B and T-cell epitopes were identified for NetF. In addition, the obtained findings from antigenicity and allergenicity evaluation remarked that this protein is immunogenic and non-allergen. Based on the results of Ramachandran plot, 94.22%, 5. 42%, and 0.36% of amino acid residues were incorporated in the favored, allowed, and outlier regions, respectively. This study provides a foundation for further investigations, and laid a theoretical basis for the development of an appropriate vaccine against C. perfringens infection.