利用衣壳蛋白开发人乳头瘤病毒mRNA疫苗的综合生物信息学方法

《Biology Direct》：Integrative bioinformatics approach to the mRNA vaccine development for the human papillomavirus using the capsid protein

　　

摘要

人乳头瘤病毒（HPV）与多种严重疾病相关，包括与颈部、肺部、口咽部、阴道、阴茎、外阴和肛门相关的肿瘤。mRNA疫苗的潜在候选抗原包括衣壳结构肽L1和L2，这些肽能被免疫系统显著识别。这种识别机制促使了针对这些衣壳蛋白的mRNA疫苗的开发。我们采用了多种生物信息学方法来预测这些蛋白质中辅助CD4+淋巴细胞、CD8+淋巴细胞和B细胞的表位，并评估其致敏性、毒性和抗原性。实验中使用了正交结构的TIP3P水箱模型，缓冲区宽度为10 ?，并加入了生理盐浓度（0.15 M）下的Na?/Cl?离子以平衡体系。在NVT和NPT模型达到平衡后，我们在310 K和1 atm的压力下进行了100纳秒的生产实验。我们的疫苗构建体包含了24个表位，既覆盖了细胞毒性T细胞（CTLs）也覆盖了辅助T细胞（HTLs）。该疫苗表现出增强的亲水性，平均疏水性得分为-0.811。Ramachandran图显示了蛋白质结构的稳定性，94.3%的残基位于允许区域内或额外允许的区域内。该疫苗对TLR3受体具有显著的亲和力，对接得分仅为-363.44，置信度为0.9862。经过密码子优化后，在大肠杆菌（E. coli）载体中的表达显著提高了疫苗的生产效率，其中GC含量增加了58.12%。MM-GBSA分析显示该疫苗对TLR3的结合亲和力为-53.16 kcal/mol。总体而言，针对HPV衣壳蛋白设计的疫苗通过强烈的免疫反应展现了良好的效果，为其进入体外和体内临床试验奠定了基础。