Immunomforschung
Offener Zugang

Abstrakt

Ein integrierter Ansatz zur Epitopanalyse II: Ein System zur Vorhersage immunologischer Eigenschaften im proteomischen Maßstab

E Jane Homan

Hintergrund: Ein besseres Verständnis der Immunantwort ist für die Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung einer Vielzahl von Krankheiten von grundlegender Bedeutung. Wir beschreiben ein integriertes Epitopanalysesystem, das auf der Hauptkomponentenanalyse von Aminosäuresequenzen basiert und ein mehrschichtiges neuronales Perceptron-Netz verwendet, um QSAR-Regressionsvorhersagen für Peptidbindungsaffinitäten an 35 MHC-I- und 14 MHC-II-Allele durchzuführen. Ergebnisse: Der beschriebene Ansatz ermöglicht die schnelle Verarbeitung einzelner Proteine, ganzer Proteome oder Teilmengen davon sowie mehrerer Stämme desselben Organismus. Er ermöglicht die Berücksichtigung der Schnittstelle der Diversität sowohl von Mikroorganismen als auch der Immungenetik des Wirts. Bindungsaffinitätsmuster werden mit topologischen Merkmalen wie extrazellulärer oder intramembranärer Lage verknüpft und in eine grafische Darstellung integriert, die das konzeptionelle Verständnis des Zusammenspiels von B-Zell- und T-Zell-vermittelter Immunität erleichtert. Zu den Mustern, die sich aus der Anwendung dieses Ansatzes ergeben, gehören die Korrelationen zwischen Peptiden, die eine hochaffine Bindung an MHC-I und MHC-II aufweisen, und auch mit vorhergesagten B-Zell-Epitopen. Diese werden als zusammenfallende Epitopgruppen (CEGs) bezeichnet. Ebenfalls erkennbar sind weitreichende Muster über Proteine ​​hinweg, die Regionen mit hochaffiner Bindung für eine permutierte Population unterschiedlicher und heterozygoter HLA-Allele identifizieren, sowie subtile Unterschiede in Reaktionen mit MHCs einzelner HLA-Allele, die für die Krankheitsanfälligkeit und für die Entwicklung von Impfstoffen und klinischen Studien wichtig sein können. Es werden Vergleiche zwischen vorhergesagten Epitopkartierungen, die aus der Anwendung des QSAR-Ansatzes abgeleitet wurden, und experimentell abgeleiteten Epitopkartierungen aus einem vielfältigen Datensatz mehrerer Spezies, von Staphylococcus aureus und vom Vacciniavirus gezeigt. Schlussfolgerungen: Eine Desktop-Anwendung mit interaktiver Grafikfunktion erweist sich als nützliche Plattform für die Entwicklung von Vorhersage- und Visualisierungstools für Epitopkartierungen in Maßstäben, die von einzelnen Proteinen bis hin zu Proteomen aus mehreren Stämmen eines Organismus reichen. Die möglichen funktionellen Auswirkungen der beobachteten Muster der Peptid-Epitope werden diskutiert, einschließlich ihrer Auswirkungen auf die Kooperation und Kreuzpräsentation von B-Zellen und T-Zellen.