新型冠狀病毒相關(guān)TMPRSS2蛋白結(jié)構(gòu)特征和抗原表位分析

戴姿薇， 唐 標(biāo)

(湖南中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，湖南 長沙 410208)

由新型冠狀病毒(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎給全球公共衛(wèi)生帶來了巨大的威脅，且因其蔓延所造成的新型冠狀病毒肺炎疫情成為國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件[1]。SARS-CoV-2是一種單鏈正股非片段性且隸屬于β類RNA冠狀病毒組的新型病毒，其核心區(qū)被包裹于自身刺突蛋白(Spike Protein, S蛋白)、膜糖蛋白、核衣殼蛋白、包膜蛋白組成的外圍包膜中。S蛋白由S1亞基和S2亞基組成，S1亞基負(fù)責(zé)與受體結(jié)合，S2亞基負(fù)責(zé)膜融合[2]。當(dāng)SARS-CoV-2感染宿主時(shí)，S蛋白通過與宿主同源血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(Angiotensin-Converting Enzyme 2，ACE2)受體或CD147跨膜糖蛋白的結(jié)合而進(jìn)入宿主細(xì)胞，由跨膜蛋白酶絲氨酸2(transmembrane protease serine 2, TMPRSS2)切割并激活，然后S2亞基和TMPRSS2聯(lián)合觸發(fā)病毒包膜與宿主包膜的融合，隨后 SARS-CoV-2將其基因組釋放至宿主細(xì)胞質(zhì)中，在非結(jié)構(gòu)蛋白的幫助下組裝子代病毒釋放到胞外[3]。在SARA-CoV-2感染人體的過程中，TMPRSS2是S蛋白發(fā)揮作用的樞紐，是SARS-CoV-2進(jìn)入宿主并發(fā)揮其傳染致病性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)TMPRSS2的結(jié)構(gòu)和功能特性研制抗新型冠狀病毒肺炎藥物，可能為當(dāng)前新型冠狀病毒疫情的防控提供重要方向[4-6]。本研究采用生物信息學(xué)方法，利用ProtParam、ProtScale服務(wù)器對(duì)TMPRSS2進(jìn)行一級(jí)結(jié)構(gòu)如氨基酸理化性質(zhì)、疏水性的分析預(yù)測(cè)；利用COILS Server、SignalP、TMPred、TargetP Server、NetPhos Server、NetNGlyc Server服務(wù)器對(duì)TMPRSS2功能結(jié)構(gòu)如卷曲螺旋區(qū)、信號(hào)肽、跨膜結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位、磷酸化位點(diǎn)、糖基化位點(diǎn)的分析預(yù)測(cè)；利用SOPMA、Pfam、SWISS-MODEL服務(wù)器對(duì)TMPRSS2進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)的分析預(yù)測(cè)；利用IEBD對(duì)TMPRSS2進(jìn)行B細(xì)胞表位、T細(xì)胞表位的預(yù)測(cè)分析。從TMPRSS2的理化特性、結(jié)構(gòu)特征、抗原表位等方面較全面地分析其蛋白特質(zhì)，為基于TMPRSS2研發(fā)抗SARS-CoV-2的藥物實(shí)驗(yàn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 數(shù)據(jù)來源 登錄美國國家生物信息中心NCBI網(wǎng)站(NCBI網(wǎng)址：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)獲取TMPRSS2蛋白酶氨基酸序列信息，并下載對(duì)應(yīng)FASTA格式的氨基酸序列(ACCESSION: O15393)。

1.1.2 主要數(shù)據(jù)庫 利用ProtParam分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶氨基酸組成、理論等電點(diǎn)、分子質(zhì)量等理化性質(zhì)；利用ProtScale分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶疏水性；利用COILS Server分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶卷曲螺旋區(qū)；利用SignalP分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶信號(hào)肽區(qū)域；利用TMPred分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶跨膜結(jié)構(gòu)域；利用TargetP Server分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶亞細(xì)胞定位；利用NetPhos Server分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶磷酸化位點(diǎn)；利用NetNGlyc Server分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶糖基化位點(diǎn)；利用SOPMA分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶二級(jí)結(jié)構(gòu)；利用Pfam分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶結(jié)構(gòu)域；利用SWISS-MODEL同級(jí)建模TMPRSS2蛋白酶三級(jí)結(jié)構(gòu)；利用IEBD分析預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶B細(xì)胞、T細(xì)胞表位。

1.2 方法

1.2.1 TMPRSS2蛋白酶一級(jí)結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè) 于ProtParam網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇“Compute parameters”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶氨基酸數(shù)量、分子質(zhì)量、理論等電點(diǎn)、氨基酸組成、正負(fù)電荷殘基總數(shù)、原子組成、分子式、脂肪系數(shù)、總平均親水性等理化性質(zhì)分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于ProtScale網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇“l(fā)inear”權(quán)重變化模型與“Hphob./Kyte&Doolittle”計(jì)算方法，選擇“Submit”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶疏水性分析預(yù)測(cè)結(jié)果[7-8]。

1.2.2 TMPRSS2蛋白酶功能結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè) 于COILS Server網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇默認(rèn)矩陣MTIDK，賦予無權(quán)重選項(xiàng)后呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶卷曲螺旋區(qū)分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于SignalP網(wǎng)頁上選擇“Eukaryotes”數(shù)據(jù)庫訓(xùn)練集，D-cutoff values選擇“Default”默認(rèn)值，Method選擇“Input sequences may include TM regions”，以“standard”模式輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶信號(hào)肽分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于TMPred網(wǎng)頁上選擇以17～33個(gè)氨基酸作為跨膜螺旋疏水部分要求長度后輸入TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸，選擇“Run TMPred”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶跨膜結(jié)構(gòu)域分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于TargetP Server網(wǎng)頁上選擇“non-plant”的生物類別，以“Long output”形式輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶亞細(xì)胞定位分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于NetPhos Server網(wǎng)頁上選擇“all three”的預(yù)測(cè)范圍和“classic”的輸出形式，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶磷酸化位點(diǎn)分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于NetNGlyc Server網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇“Generate graphics”，選擇“Submit”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶糖基化位點(diǎn)分析預(yù)測(cè)結(jié)果[9-13]。

1.2.3 TMPRSS2蛋白酶高級(jí)結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè) 于SOPMA網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇“4(Helix,Sheet,Turn,Coil)”的預(yù)測(cè)范圍，Similarity threshold填入“8”，選擇“SUBMIT”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶二級(jí)結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于Pfam網(wǎng)頁上選擇“SEQUENCE SEARCH”輸入TMPRSS2蛋白酶FASTA格式的氨基酸序列，選擇“GO”輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶結(jié)構(gòu)域分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于SWISS-MODEL網(wǎng)頁上將TMPRSS2蛋白酶FASTA格式氨基酸序列輸入，選擇“Build Model”同源建模，根據(jù)模型評(píng)分成功選擇模型后即呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶三級(jí)結(jié)構(gòu)分析預(yù)測(cè)結(jié)果；于CHPModels服務(wù)器輸入TMPRSS2蛋白酶氨基酸FASTA格式，點(diǎn)擊“submit”輸出TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)同源模體預(yù)測(cè)結(jié)果[14-16]。

1.2.4 TMPRSS2蛋白酶B細(xì)胞表位和T細(xì)胞表位分析預(yù)測(cè) 于IEBD網(wǎng)頁上選擇“B Cell Epitope Prediction”后點(diǎn)擊“Prediction of linear epitopes from protein sequence”，并輸入TMPRSS2的FASTA格式的氨基酸序列，選擇“Bepipred Linear Epitope Prediction”模式輸出，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶的B細(xì)胞表位預(yù)測(cè)結(jié)果；于IEBD網(wǎng)頁上選擇“T Cell Epitope Prediction”中的“MHC Ⅰ Binding”輸出選項(xiàng)，呈現(xiàn)TMPRSS2蛋白酶的T細(xì)胞表位預(yù)測(cè)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 TMPRSS2蛋白酶氨基酸理化性質(zhì)預(yù)測(cè)分析

利用ProtParam服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2蛋白酶氨基酸理化性質(zhì)，結(jié)果如表1所示。TMPRSS2蛋白酶由492個(gè)氨基酸組成，其中所占比例前四位依次為絲氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、纈氨酸(Val)、脯氨酸(Pro)，不存在吡咯賴氨酸(Pyl)和硒代胱氨酸(Sec)；正電荷殘基數(shù)39個(gè)，負(fù)電荷殘基數(shù)35個(gè)；理論等電點(diǎn)8.12；分子質(zhì)量53 859.18；不穩(wěn)定系數(shù)41.94；脂肪系數(shù)72.70；總平均親水性-0.248。

表1 TMPRSS2氨基酸理化性質(zhì)部分分析結(jié)果

2.2 TMPRSS2蛋白酶疏水性預(yù)測(cè)分析

利用ProtScale服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2蛋白酶疏水性，結(jié)果如圖1所示。其中評(píng)分最高的氨基酸依次為第98位的丙氨酸、第97位的甘氨酸、第423位的丙氨酸、第88位的蘇氨酸，表明此四處位置氨基酸疏水性最強(qiáng)；評(píng)分最低的氨基酸為第340位的天冬氨酸、第341位的絲氨酸，分?jǐn)?shù)均為-2.733，表明此兩處位置氨基酸親水性最強(qiáng)。

圖1 ProtScale預(yù)測(cè)TMPRSS2疏水性Fig.1 Hydrophobic characteristics analysis results of TMPRSS2 via ProtScale

2.3 TMPRSS2蛋白酶卷曲螺旋區(qū)預(yù)測(cè)分析

利用COILS Server服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，以0.5為閾值篩選結(jié)果，并未預(yù)測(cè)到TMPRSS2具有卷曲螺旋結(jié)構(gòu)。

2.4 TMPRSS2蛋白酶信號(hào)肽預(yù)測(cè)分析

利用SignalP服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2信號(hào)肽區(qū)段，結(jié)果如圖2所示。C分值代表預(yù)測(cè)剪切點(diǎn)分值，S分值代表信號(hào)肽預(yù)測(cè)分值，Y分值代表綜合剪切點(diǎn)分值，總體來看TMPRSS2可能不具有信號(hào)肽特點(diǎn)。

圖2 SignalP預(yù)測(cè)TMPRSS2信號(hào)肽區(qū)段Fig.2 Signal peptide analysis results of TMPRSS2 via SignalP

2.5 TMPRSS2蛋白酶跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)預(yù)測(cè)分析

利用TMPred服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果分為兩個(gè)有意義的跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)：跨膜方向?yàn)橛赡?nèi)向外的區(qū)段和由膜外向內(nèi)的區(qū)段。經(jīng)預(yù)測(cè)可知，跨膜方向由膜內(nèi)向外的預(yù)測(cè)結(jié)果為5個(gè)區(qū)域，分?jǐn)?shù)由高到低依次為84～102位、275～292位、310～326位、416～432位、450～467位；跨膜方向由膜外向膜內(nèi)的預(yù)測(cè)結(jié)果為5個(gè)區(qū)域，分?jǐn)?shù)由高到低依次為87～106位、230～251位、277～293位、308～324位、415～432位。

圖3 TMPred預(yù)測(cè)TMPRSS2跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)Fig.3 Transmembrane domain analysis results of TMPRSS2 via SignalP

2.6 TMPRSS2蛋白酶亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)分析

利用TargetP Server服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2亞細(xì)胞定位，結(jié)果如表2所示。該序列定位于線粒體分值為0.231，信號(hào)肽存在可能性分值為0.059，可靠性等級(jí)為3，因此TMPRSS2可能并非定位于線粒體且不具備分泌途徑即信號(hào)肽的特點(diǎn)。

表2 TargetP Server預(yù)測(cè)TMPRSS2亞細(xì)胞定位

2.7 TMPRSS2蛋白酶磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)分析

利用NetPhos Server服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2磷酸化位點(diǎn)，結(jié)果如圖4所示。以0.5為閾值，絲氨酸磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)為1個(gè)，位于第18位；蘇氨酸磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)為1個(gè)，位于第7位；酪氨酸磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)為2個(gè)，位于第19和23位。

圖4 NetPhos Server預(yù)測(cè)TMPRSS2磷酸化位點(diǎn)Fig.4 Phosphorylation sites analysis results of TMPRSS2 via NetPhos Server

2.8 TMPRSS2蛋白酶糖基化位點(diǎn)預(yù)測(cè)分析

利用NetNGlyc Server服務(wù)器在線預(yù)測(cè)分析TMPRSS2的糖基化位點(diǎn)，結(jié)果如圖5所示。以0.5為閾值，得到分別位于第128、213、249位置的氨基酸區(qū)域具有糖基化修飾的可能性，可能性分值分別為0.606 9、0.527 4、0.633 8。

圖5 NetNGlyc Server預(yù)測(cè)TMPRSS2糖基化位點(diǎn)Fig.5 Glycosylation sites analysis results of TMPRSS2 via NetNGlyc Server

2.9 TMPRSS2蛋白酶二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析

利用SOPMA服務(wù)器在線預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶二級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖6所示。α-螺旋結(jié)構(gòu)占比15.45%，β-折疊結(jié)構(gòu)占比20.53%，β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)占比8.74%，無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)占比55.28%。

圖6 SOPMA預(yù)測(cè)TMPRSS2二級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.6 Secondary structure prediction of TMPRSS2 via SOPMA

2.10 TMPRSS2蛋白酶結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)分析

利用Pfam服務(wù)器在線預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶保守結(jié)構(gòu)域，如表3所示。根據(jù)UniProtKB數(shù)據(jù)庫建立的來自基礎(chǔ)序列數(shù)據(jù)庫Pfamseq的Pfam-A預(yù)測(cè)到2個(gè)保守結(jié)構(gòu)域：Trypsin和Scavenger receptor cysteine-rich domain；由ADDA數(shù)據(jù)中非冗余cluster自動(dòng)生成補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫的Pfam-B預(yù)測(cè)到1個(gè)保守結(jié)構(gòu)域：Low-density lipoprotein receptor domain class A。

表3 Pfam預(yù)測(cè)TMPRSS2結(jié)構(gòu)域信息

2.11 TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析

利用SWISS-MODEL服務(wù)器在線預(yù)測(cè)TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)，如圖7所示。GMQE是一種將目標(biāo)與模板對(duì)齊并進(jìn)行模板搜索方法屬性的質(zhì)量評(píng)估方法，所得分?jǐn)?shù)區(qū)間為0～1，可反映模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性以及覆蓋范圍，分?jǐn)?shù)越高表明契合度越高；QMEAN是一種表示模型得分與相似大小實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)所期望得分的配合度，分?jǐn)?shù)在-4.0及以下表明模型質(zhì)量較低。預(yù)測(cè)得知TMPRSS2蛋白酶第146～491位的氨基酸序列能與編號(hào)為5ce.1.1.A(SMTL ID)的模型同源建模，模型GMQE得分為0.53，QMEAN得分為-1.43，且其所匹配預(yù)測(cè)的寡聚態(tài)(Oligomeric state)為Monomer。如模型Ramachandran，如圖8所示，絕大部分殘基都位于可接受區(qū)域，表明所建三維模型較合理。同時(shí)采用CPHmodels服務(wù)器在線為TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)尋找同源模體，選取得分為200以上的模型，如表4所示，結(jié)果與SWISS-MODEL預(yù)測(cè)相符。

圖7 SWISS-MODEL同源建模TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.7 Tertiary structure prediction of TMPRSS2 via SWISS-MODEL

圖8 SWISS-MODEL同源建模TMPRSS2模型Ramachandran圖Fig.8 Ramachandran Plots of TMPRSS2 via SWISS-MODEL

表4 CPHModels預(yù)測(cè)TMPRSS2同源模體

2.12 TMPRSS2蛋白酶B細(xì)胞表位、T細(xì)胞表位預(yù)測(cè)

利用IEBD服務(wù)器在線預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶B細(xì)胞表位，結(jié)果如圖9、表5所示。以0.5為閾值可預(yù)測(cè)到表5所示的13個(gè)B細(xì)胞抗原表位，總體結(jié)果平均得分為0.506，最高得分為0.684，最低得分為0.260；利用IEBD服務(wù)器同時(shí)預(yù)測(cè)TMPRSS2蛋白酶T細(xì)胞表位，結(jié)果如表6所示。從肽-MHC I分子預(yù)測(cè)結(jié)果來看，以0.95為閾值可預(yù)測(cè)到表6所示的12個(gè)T細(xì)胞表位，其結(jié)果最高得分為0.981 967，最低得分為0.950 353。

圖9 IEBD預(yù)測(cè)TMPRSS2 B細(xì)胞表位Fig.9 B cell epitopes analysis results of TMPRSS2 via IEBD

表5 IEBD預(yù)測(cè)TMPRSS2 B細(xì)胞表位信息

表6 IEBD預(yù)測(cè)TMPRSS2 T細(xì)胞表位信息

3 討 論

SARS-CoV-2進(jìn)入宿主的第一步為由病毒包膜糖蛋白控制的病毒粒子與宿主表面受體結(jié)合并與細(xì)胞膜融合的過程。研究表明，宿主蛋白酶激活病毒是膜融合的先決條件，蛋白酶的選擇決定了細(xì)胞定位膜融合發(fā)生的位置，且病毒與ACE2受體的結(jié)合可以觸發(fā)病毒粒子被宿主細(xì)胞內(nèi)小體攝取，從而TMPRSS2得以在細(xì)胞表面或靠近細(xì)胞表面處切割病毒的S蛋白進(jìn)而發(fā)揮協(xié)助病毒感染作用[17]。

本研究結(jié)果顯示，由492個(gè)氨基酸組成的TMPRSS2蛋白酶被編碼成功后則錨定于質(zhì)膜上，可以通過Arg255和Ile256兩位點(diǎn)間的自我催化轉(zhuǎn)化成其本身的形式。本研究預(yù)測(cè)結(jié)果表明，TMPRSS2組成的氨基酸中絲氨酸占比程度最高為8.9%，而TMPRSS2蛋白酶催化結(jié)構(gòu)域包含由His296、Asp345、Ser441三個(gè)氨基酸殘基組成的催化三聯(lián)體，正對(duì)應(yīng)糜蛋白酶原的His57、Asp102、Ser195發(fā)揮其催化作用；TMPRSS2理論等電點(diǎn)為8.12，表明其為堿性蛋白，這與其帶負(fù)電荷的氨基酸殘基數(shù)小于帶正電荷的氨基酸殘基數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果是相契合的；TMPRSS2蛋白質(zhì)性質(zhì)較不穩(wěn)定，為親水蛋白，可用于離子交換色譜分離和純化實(shí)驗(yàn)，為其體外實(shí)驗(yàn)探究奠定理論基礎(chǔ)[18-19]。

蛋白質(zhì)跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)可以將膜蛋白固定在包膜上，從TMPRSS2跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果來看其具有一定數(shù)量的跨膜區(qū)，提示可能作為膜受體或膜離子通道起作用；磷酸化是指肽鏈中的絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸殘基的側(cè)鏈羥基被修飾成酸式磷酸酯多肽的過程，糖基化是指在糖基轉(zhuǎn)移酶作用下將糖類轉(zhuǎn)移至蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)上特殊的氨基酸殘基形成糖苷鍵的過程，兩者均是蛋白質(zhì)修飾的重要環(huán)節(jié)。其中，磷酸化與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程密切相關(guān)，糖基化可以使不同蛋白質(zhì)擁有不同的標(biāo)記，從而改變多肽的構(gòu)象，增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，提示通過此二類預(yù)測(cè)修飾位點(diǎn)的干預(yù)可能會(huì)對(duì)抑制病毒進(jìn)入宿主起作用[20-21]。

占據(jù)TMPRSS2二級(jí)結(jié)構(gòu)比例最高的是無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)，其對(duì)于TMPRSS2的整體構(gòu)象和活性有著極其重要的作用，是構(gòu)成酶活性部位和特異功能部位的重要結(jié)構(gòu)。從TMPRSS2結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)結(jié)果來看，胰蛋白酶與富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域的清道夫受體是兩個(gè)具有意義的功能結(jié)構(gòu)域，兩者可以由人類基因編碼出具有兩者酶活性的蛋白質(zhì)。前者包含一個(gè)由組氨酸、天冬氨酸、絲氨酸組成的催化三聯(lián)體，其中絲氨酸和組氨酸具有相等的質(zhì)子份額從而增加了活性位點(diǎn)絲氨酸的親核性，在蛋白水解過程中促進(jìn)了其對(duì)酰胺碳的攻擊；后者是一個(gè)富含清道夫受體的半胱氨酸結(jié)構(gòu)域家族，主要存在于胰蛋白酶樣跨膜絲氨酸蛋白酶Spinesin上游的脊椎動(dòng)物序列上[22]。在尋找藥物的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，晶體蛋白學(xué)的切入點(diǎn)即為測(cè)定蛋白質(zhì)-配體復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。如果配體是相對(duì)較小的分子，通?？梢酝ㄟ^將不含有配體的蛋白質(zhì)浸泡在含有配體的母液中來獲得復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。從TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)來看，1X50K為其一個(gè)非聚合物的配體，分子量為334.42，原子數(shù)為47，芳香鍵數(shù)為16。從此配體尋找蛋白質(zhì)-配體作用點(diǎn)或許能成為治療新冠肺炎的靶點(diǎn)；且從同源建模結(jié)果也可以得知1～255位氨基酸區(qū)域?yàn)門MPRSS2的非催化位點(diǎn)區(qū)，256～492位氨基酸區(qū)域?yàn)門MPRSS2的催化位點(diǎn)區(qū)；位于第296、345、441的三個(gè)位點(diǎn)為TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)活性區(qū)域；位于第160、254、329、449、491的五個(gè)位點(diǎn)為TMPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)自然變異點(diǎn)。這些預(yù)測(cè)結(jié)果或?yàn)榻沂綯MPRSS2三級(jí)結(jié)構(gòu)奠定了一定的理論基礎(chǔ)。研究表明，從來自感染SARS-CoV和MERS-CoV的男性肺組織細(xì)胞系A(chǔ)549的雄激素依賴性可以得知雄激素反應(yīng)元件參與了TMPRSS2的表達(dá)。基于此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)以及TMPRSS2的三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，Devan等開發(fā)出一種可以與5′-WGWWCW-3′區(qū)域相互作用的聚酰胺化合物來抑制TMPRSS2的表達(dá)，聚酰胺化合物可以與TMPRSS2啟動(dòng)子的ARE結(jié)合，從抑制RNA轉(zhuǎn)錄的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)TMPRSS2表達(dá)的抑制[23]，因而針對(duì)TMPRSS2的聚酰胺化合物也有可能是防治SARS-CoV-2感染的治療靶點(diǎn)。

B細(xì)胞表位是結(jié)合免疫球蛋白或抗體的抗原部位，B細(xì)胞在識(shí)別這些表位時(shí)可以構(gòu)成抗原中暴露的溶劑區(qū)域且易接近B細(xì)胞受體，一般分為線性表位與構(gòu)象表位。T細(xì)胞表位由Ⅰ類和Ⅱ類MHC分子呈現(xiàn)，由蛋白質(zhì)降解后的多肽形成位于抗原分子內(nèi)部的表位成分，在經(jīng)抗原遞呈細(xì)胞加工后分別被兩個(gè)不同的T細(xì)胞亞群CD8和CD4 T細(xì)胞識(shí)別。從本研究預(yù)測(cè)結(jié)果來看，B細(xì)胞抗原表位平均分在閾值之上，且具有一定數(shù)量的抗原表位數(shù)，表明TMPRSS2抗原性較好?？乖砦煌ǔＮ挥谵D(zhuǎn)角與無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)處，呈較松散、扭曲并盤旋展示在蛋白表面和膜外區(qū)域，為B細(xì)胞表位形成提供依據(jù)。作為較理想的免疫原，抗原分子中應(yīng)包含目的抗原的B細(xì)胞表位和T細(xì)胞表位，近年來更是新興起一種重要疫苗即重組表位疫苗，因而結(jié)合本研究提出的上述B細(xì)胞表位與T細(xì)胞表位預(yù)測(cè)結(jié)果或許能為開發(fā)具有較強(qiáng)免疫原性的高效多價(jià)疫苗提供理論基礎(chǔ)[24-25]。

TMPRSS2是SARS-CoV-2入侵宿主機(jī)制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究報(bào)道TMPRSS2的抑制劑可抑制TMPRSS2蛋白酶活性從而抑制冠狀病毒中S蛋白與肺宿主包膜融合， TMPRSS2的抑制劑可能是抗SARS-CoV-2藥物研發(fā)的重要方向[26]。目前大多數(shù)研究偏向于某一個(gè)具體方面來研究TMPRSS2對(duì)新型冠狀病毒的作用機(jī)制，而本研究結(jié)合生物信息學(xué)方法較全面地分析了TMPRSS2結(jié)構(gòu)與功能特征，以期為豐富TMPRSS2認(rèn)知以及抗SARS-CoV-2藥物的相關(guān)研究提供參考。