トキソプラズマ・ゴンドイ主要表面抗原1（SAG1）の計算機的探索によるトキソプラズマ症に対するワクチンデザインの強化

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Microb. Pathog..2020 Jul;:104386. S0882-4010(20)30752-X. doi: 10.1016/j.micpath.2020.104386.Epub 2020-07-11.

トキソプラズマ・ゴンドイ主要表面抗原1（SAG1）の計算機的探索によるトキソプラズマ症に対するワクチンデザインの強化

Computational probing of Toxoplasma gondii major surface antigen 1 (SAG1) for enhanced vaccine design against toxoplasmosis.

Hamidreza Majidiani
Abdolhossein Dalimi
Fatemeh Ghaffarifar
Majid Pirestani
Ali Dalir Ghaffari

PMID: 32663606 DOI: 10.1016/j.micpath.2020.104386.

抄録

SAG1は、トキソプラズマ・ゴンディイ（T. gondii）が宿主細胞の表面受容体に付着する際に重要なタキソサイト特異的なタンパク質である。本研究では、トキソプラズマ症に対するより良いワクチン設計に向けて、オンラインバイオインフォマティクスサーバーを用いてSAG1の配列を網羅的に掘り起こした。ウェブベースのツールを用いて、物理化学的特性、翻訳後修飾（PTM）、膜貫通ドメイン、細胞内局在、二次構造、三次元構造、B細胞、細胞傷害性T細胞（CTL）、主要組織適合性複合体（MHC）エピトープなどを評価した。336アミノ酸配列は、分子量34829.02D、脂肪族指数80.15、GRAVYスコア0.129を有していた。また、膜貫通ドメインを持たないPTMサイトが47個存在していた。また、SAG1タンパク質は免疫原であり、非アレルゲンであることが確認された。二次構造はランダムコイル62.5％、延長鎖26.79％、アルファヘリックス10.71％であった。精製されたモデルのラマチャンドランプロットは、好ましい領域に94.4％、許容領域に4.8％、外れ値領域に0.8％の残基があることを示した。さらに、T. gondii SAG1について、様々な潜在的なB細胞エピトープ（線形およびコンフォメーション）、CTLおよびHTLエピトープが予測された。このインシリコ研究は、トキソプラズマ症に対する適切な免疫戦略の前提となるものである。今後、SAG1の免疫保護エピトープと他の抗原性化合物を組み合わせた経験的な研究が行われることが期待される。

The SAG1 is a tachyzoite-specific protein critical for Toxoplasma gondii (T. gondii) adhesion to surface receptors of the host cells. In this study we've comprehensively excavated the sequence of SAG1 using online bioinformatics servers toward better vaccine design against toxoplasmosis. Web-based tools were used to assess the physico-chemical properties, post-translational modifications (PTMs), transmembrane domains, subcellular localization, secondary and 3D structures, as well as B-cell, Cytotoxic T cells (CTL) and major histocompatibility complex (MHC) epitopes. The 336 amino acid sequence possessed a molecular weight of 34829.02 D, aliphatic index of 80.15 and GRAVY score of 0.129. There was 47 PTM sites without any transmembrane domains. Also, the SAG1 protein was appointed to be immunogen and non-allergen. The secondary structure comprised 62.5% random coil, 26.79% extended strand and 10.71% alpha helix. Ramachandran plot of the refined model demonstrated 94.4% residues in the favored region, 4.8% in allowed region and 0.8% in outlier region. Additionally, various potential B-cell (linear and conformational), CTL and HTL epitopes were predicted for T. gondii SAG1. This in silico investigation would be a premise for appropriate immunization strategies against toxoplasmosis. More studies are anticipated to be done empirically using SAG1 immunoprotective epitopes combined with other antigenic compounds.