抗原設計，你看懂了嗎？教你如何看懂一份抗原設計報告 !

抗原設計為客製化抗體的第一步，優良的抗原設計為抗體優劣的關鍵點，不僅為製成中的第一步，更為抗體成功與否的關鍵性步驟。市面上有非常多種的抗原設計軟體，不同的軟體，所呈現的報告形式不同，但探究其設計規則主要又針對哪些特性為依據呢？在此與大家分享ABclonal®客製化抗體服務所提供的免費抗原設計，透過簡單的說明，讓你學會如何看懂一份抗原設計報告。

抗原設計報告主要可分為：序列特異性和保守性、蛋白表達分析、蛋白抗原性分析三大項，並透過三者間的綜合分析計算出最佳的抗原區段序列。

以下將就此三項做簡單介紹：

• 序列特異性和保守性 (Protein Sequence Specificity and Conservation)

利用NCBI資料庫，將目標蛋白之序列在資料庫進行比對，找出可能相似的其他蛋白。透過此分析，可了解目標蛋白序列專一性程度，在抗原設計上可避開cross-react區域來進行。保守性部分則針對不同物種間，序列相似程度做比對，找出可能相似物種。

• 蛋白表達分析

包含目標蛋白之穿膜區位、後轉譯修飾、功能保守區域、3D結構分析，以及2D結構預測。常見可利用免費公開資源如UniProt進行蛋白分析。

2.1. 目標蛋白之穿膜區位 (Transmembrane Domain)

了解目標蛋白序列在細胞上之分布狀況，可分為膜外、膜內與穿膜區域。抗原設計上將避開穿膜區段，避免發生抗體無法辨識到抗原的情形。


資料參考來源：uniport

2.2. 後轉譯修飾 (Posttranslational Modifications, PTMs)

分析目標蛋白的後轉譯修飾情形與位點。對於修飾型抗體的製作，可提供明確的抗原設計位點資訊。

資料參考來源：uniport

 

2.3. 功能保守區域 (Conserved Domains)

了解目標蛋白序列的功能性及其分佈。後續尤其針對蛋白抗原設計上，盡可能的保留蛋白功能之完整區域。

資料參考來源：uniport

 

2.4. 3D結構分析

方式了解蛋白的三級結構，設計上採用區段裸露於外側之位點，避開可能有遮蔽區域。

資料參考來源：uniport

 

2.5. 2D結構預測

透過胺基酸序列預測結構特性。一般認為β-turn為凸出結構，多出現在蛋白質抗原表面，易於與抗體嵌合，較可能成為抗原表位。而α-helix、β-sheet結構規則、不易形變，較難嵌和抗體，一般不作為抗原表位。

 

• 蛋白抗原性分析

即線性B細胞表位 (Linear B-Cell Epitopes) 預測。抗原表位預測適用於已知一級結構的蛋白質或多肽抗原的線性表位的預測。人們通過觀察抗原表位與已知胺基酸序列蛋白質的某些結構特徵，發現一些蛋白質的序列或結構特徵與抗原表位有關。從80年代Hopp和Woods提出親水性參數對抗原表位預測方法以來，已有許多參數與演算法發表，加速對B細胞蛋白抗原表位研究。現已被大眾認可並具有較好預測效果的方法，主要有以下6種：

(1)親水性法 (Hydrophilicity)

在有機體內，疏水性殘基一般埋在蛋白內部，而親水性殘基位於表面，因此蛋白的親水部位與蛋白抗原表位有密切的聯繫。常用有五種方法：Nozaki-Tanford scale，Hopp-Woods scale，Eisenberg scale，Kyte-Doolittle scale，HPLC scale。其中以Hopp-Woods最為有名。認為蛋白質抗原各胺基酸殘基可分為親水殘基和疏水殘基。Hopp-Woods方法是以殘基由有機相環境轉移到水相環境的自由能為依據計算各個胺基酸的親水性。但現已明確，親水性部位與抗原表位並無很好的一致性，即高親水性部位不一定是表位，表位也不一定是親水性部位。

(2)可及性法 (Accessibility)

如Janin可及性參數，指蛋白質抗原中胺基酸殘基被溶劑分子接觸的可能性。它反映了蛋白質抗原內、外各層殘基的分佈情況。

(3)抗原性法 (Antigenicity)

認為除親水性氨基酸殘基外,疏水性氨基酸殘基也經常出現在表位中,各殘基在蛋白抗原位點中的相對出現率對抗原表位的定位預測有一定意義。許多蛋白抗原表位研究已證實,疏水性氨基酸殘基對表位形成亦有貢獻。

(4)可塑性法 (Flexibility)

蛋白抗原構象非固定不變，其多肽骨架有一定程度的活動性。活動性強的胺基酸殘基，即可塑性大的位點，較易形成抗原表位。

(5)電荷分佈法 (Charge distribution)

認為對鹼性抗原特異的抗體多趨於酸性，對酸性抗原特異的抗體多趨於鹼性。但現在理解電荷作用引起的只是非特異性結合。

(6)二級結構預測法 (Secondary structure)

β-turn凸出結構與random coil靈活易變結構多處於蛋白質抗原表面，利於與抗體嵌合，較可能成為抗原表位。而α-helix、β-sheet結構規則，型態固定，常處於蛋白質的內部，較難與抗體結合，一般不作為抗原表位。可預測蛋白質β-turn的有Chou-Fasman，Garnier，Cohen等方法。一般認為Cohen方法的預測正確率較高。

對上述各種參數的預測，採納單一方式預測的正確率均不高，一般都依據上述多種方式的綜合考慮。尤以可及性、可塑性、二級結構預測及抗原性較為重要。整體而言，作為B細胞蛋白抗原表位應位於或易移動至蛋白質抗原表面，有利於與抗體結合。此外，該區域需具有一定柔韌性，因為抗原與抗體結合時蛋白構象會有一定的變化。



 

透過上述的簡單介紹，抗原設計，你看懂了嗎 ?! 藉由完整的蛋白抗原分析與預測，可大幅加速並提升客製化抗體的成功率。拜爾國際致力於成為科學家最棒的研究夥伴，特別導入國際抗體研發製造大廠ABclonal®在抗體開發上豐富經驗與專業研發能力於台灣，提供最優質的客製化抗體服務。

此篇文章轉載於 拜爾國際公司