Neuritin結(jié)構(gòu)組成分析及其相互作用蛋白生物信息學(xué)預(yù)測(cè)

李煜　孟平平　王宿潔　朱禮彥　朱金輝　陳仁偉　楊磊

摘要：目的 對(duì)Neuritin的理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)組成，蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析，為進(jìn)一步研究Neuritin的功能和作用機(jī)制提供新的思路與方向。方法 應(yīng)用Protscale 和ProtParam、TMHMM、SignalP、PSORTⅡ、NetNGlyc、NetOGlyc 和 Netphos等軟件，分析Neuritin的理化性質(zhì)、跨膜結(jié)構(gòu)、信號(hào)肽結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞定位以及翻譯后修飾位點(diǎn)；利用Protean、tFold以及AlaphFold等軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，分析Neuritin的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建Neuritin蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果 Neuritin的相對(duì)分子質(zhì)量為15 332.77，理論等電點(diǎn)（PI）為6.54。不穩(wěn)定系數(shù)27.26，屬于較穩(wěn)定蛋白；脂肪系數(shù)98.31；總平均親水性0.208，屬于疏水性蛋白；Neuritin表達(dá)產(chǎn)物N端27個(gè)氨基酸為信號(hào)肽，C端27個(gè)氨基酸為GPI錨定序列，為跨膜區(qū)；其亞細(xì)胞定位及可能性分別為胞外（34.8%）、細(xì)胞膜（34.8%）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（17.4%）及高爾基體（13.0%）；無(wú)N糖基化及O糖基化位點(diǎn)，存在11個(gè)磷酸化位點(diǎn)；由5段α-螺旋構(gòu)成其主體結(jié)構(gòu)；相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)包括離子型谷氨酸受體AMPA（Gria）家族、嗅覺(jué)介導(dǎo)素（Olfm）家族等10個(gè)蛋白。結(jié)論 Neuritin為經(jīng)典的分泌蛋白，具有多個(gè)磷酸化氨基酸殘基的潛在位點(diǎn)，整體呈現(xiàn)疏水性質(zhì)，可能通過(guò)Gria蛋白家族發(fā)揮興奮性突觸傳遞作用，通過(guò)Cacng2蛋白調(diào)控胞內(nèi)鈣通路產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，本研究為進(jìn)一步探討Neuritin的功能及發(fā)揮作用的機(jī)制提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：Neuritin；理化性質(zhì)；結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)；蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)；生物信息學(xué)

中圖分類號(hào)：R34中圖分類號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

Structural composition analysis of Neuritin and bioinformatics prediction of

its interactive proteins

LI? Yu1，MENG? Pingping1，WANG? Sujie1，ZHU? Liyan1，ZHU? Jinhui1，CHEN? Renwei2，YANG? Lei2*

（1 School of Medicine， Shihezi University， Shihezi，Xinjiang 832000，China; 2 Department of Medicine， Hangzhou Normal

University， Hangzhou，Zhejiang 310036，China）

Abstract： ?Objective To predict and analyze the physical and chemical properties， structural composition and protein-protein interaction network of Neuritin by bioinformatics， so as to provide new ideas and directions for the further study of the function and mechanism of Neuritin. Methods The physicochemical properties， transmembrane structure， signal peptide structure， subcellular localization and post-translational modification sites of Neuritin were analyzed by using Protscale and Protparam， TMHMM， Signalp， PSORTⅡ， NetNGlyc， NetOGlyc and Netphos software. Analyze the secondary and tertiary structure of Neuritin by using Protean， tFold， AlaphFold and other software and databases; Meanwhile， the Neuritin protein interaction network was constructed by using string database.Results The relative molecular weight of Neuritin was 15 332.77， the theoretical isoelectric point （PI） was 6.54and the theoretical isoelectric point （PI） was 6.54. The instability coefficient is 27.26， which belongs to a relatively stable protein. The fat coefficient is 98.31. The total average hydrophilicity is 0.208， which belongs to hydrophobic protein. The N-terminal 27 amino acids of Neuritin expression product are signal peptides， and the C-terminal 27 amino acids are GPI anchored sequences， which are transmembrane regions. The subcellular localization and possibility were extracellular （34.8%）， cell membrane （34.8%）， endoplasmic reticulum （17.4%） and Golgi apparatus （13.0%）. There were 11 potential phosphorylation sites of amino acid residues without N-glycosylation and O-glycosylation sites. By five α-paragraphs the spiral forms its main structure. The interacting protein network includes 10 proteins such as glutamate AMPA ion channel receptor （Gria） family and olfactory mediators （Olfm） family. Conclusion Neuritin is a classic secretory protein with multiple phosphorylation sites and hydrophobic properties. It may play the role of excitatory synaptic transmission through Gria protein family and regulate the intracellular calcium pathway through Cacng2 protein to produce biological effects. This study provides a basis for further exploring the function and mechanism of Neuritin.

Key words： Neuritin;physical and chemical properties;structural prediction;protein protein interaction network;bioinformatics

隨著脊髓損傷（Spinal cord injury， SCI）、阿爾茲海默?。ˋlzheimers disease， AD），腦血管意外（Cerebrovascular accident， CVA）等疾病呈現(xiàn)高發(fā)生率、高致殘率等特點(diǎn)，神經(jīng)退行性疾病已成為威脅人類生存質(zhì)量的主要疾患［1-3］。提高受損神經(jīng)的修復(fù)能力，改善患者的生存質(zhì)量，成為亟待解決的嚴(yán)重社會(huì)問(wèn)題和科學(xué)問(wèn)題。治療神經(jīng)系統(tǒng)疾患的關(guān)鍵是有效地維持神經(jīng)元的存活、促進(jìn)突起生長(zhǎng)并建立新的突觸聯(lián)系，各種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在上述過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。Neuritin是在神經(jīng)發(fā)育和可塑性中發(fā)揮重要作用的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，能夠明顯促進(jìn)神經(jīng)突起的生長(zhǎng)及其分支形成和突觸的發(fā)育成熟［4］，調(diào)節(jié)突觸回路的形成［5］；并可抑制凋亡，維持神經(jīng)元的存活，可能是胚胎發(fā)育中唯一維持神經(jīng)元存活的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子［6］。研究顯示Neuritin與損傷后的神經(jīng)再生和修復(fù)、學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)，是神經(jīng)生長(zhǎng)因子（Nerve growth factor， NGF）、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain-derived neurotrophic factor， BDNF）、雄激素發(fā)揮作用的重要效應(yīng)因子［7］，且能改善AD模型鼠的認(rèn)知功能。由此可見(jiàn)，Neuritin與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和突觸環(huán)路的形成密切相關(guān)，是影響生物體學(xué)習(xí)記憶的重要因子。但當(dāng)前對(duì)Neuritin的研究主要集中在其表達(dá)水平與生物學(xué)功能方面，對(duì)其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究，對(duì)其發(fā)揮生物學(xué)功能的具體機(jī)制及下游相互作用蛋白尚不清楚。為進(jìn)一步研究Neuritin的性質(zhì)，探討其發(fā)揮生物學(xué)功能的方式及下游相關(guān)相互作用蛋白，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)組成分析及生物信息學(xué)預(yù)測(cè)研究。

本研究通過(guò)應(yīng)用多種生物信息學(xué)軟件對(duì)Neuritin的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能及相互作用等進(jìn)行分析，通過(guò)組成分析明確Neuritin蛋白的基本性質(zhì)，通過(guò)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)判斷Neuritin主要的功能基團(tuán)，觀察其結(jié)構(gòu)骨架，通過(guò)相互作用蛋白分析預(yù)測(cè)Neuritin的作用靶點(diǎn)，推測(cè)其可能發(fā)揮作用的機(jī)制，為進(jìn)一步研究Neuritin的功能與作用機(jī)制提供新的思路與方向。

1 材料與方法

1.1 Neuritin理化性質(zhì)及序列分析

在National Center for Biotechnology Information（NCBI）網(wǎng)站獲取Neuritin的氨基酸序列，其GeneBank登錄號(hào)為AAF62371.1。應(yīng)用在線軟件ExPASY ProtParam（https：//web.expasy.org/ protparam /）分析Neuritin理化性質(zhì)和一級(jí)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用ExPASY ProtScale分析Neuritin親疏水性（https：//web.expasy.org/protscale/）［8］。此外，利用SignalP 5.0 Server對(duì)Neuritin進(jìn)行信號(hào)肽序列分析，判斷標(biāo)準(zhǔn)為SP值是否高于0.5；同時(shí)利用CS值尋找剪切位點(diǎn)［9］。通過(guò)TMHMM Server v. 2. 0進(jìn)行 PLAC8 跨膜區(qū)域分析（https：//services.healthtech.dtu.dk/service.php？TMHMM-2.0）［10］。利用 PSORTⅡ進(jìn)行PLAC8 亞細(xì)胞定位分析（https：//psort.hgc.jp/form2.html）。

1.2 Neuritin二級(jí)及三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

應(yīng)用Protean軟件Garnier-Robson、Chou-Fasman及Karplus-Schulz方法預(yù)測(cè)Neuritin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)。使用tFold利用從頭合成原理預(yù)測(cè)Neuritin蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)［11］；同時(shí)，利用Alaphfold開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)獲取Neuritin蛋白全長(zhǎng)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)［12-13］。

1.3 Neuritin翻譯后修飾位點(diǎn)分析

利用在線軟件NetNGlyc 1.0 Server［14］及NetOGlyc 4.0 Server［15］進(jìn)行N-糖基化位點(diǎn)和O-糖基化位點(diǎn)分析，利用Netphos 2. 0 Server［16］對(duì)Neuritin的磷酸化位點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.4 Neuritin相互作用蛋白預(yù)測(cè)

通過(guò)STRING數(shù)據(jù)庫(kù)尋找與 PLAC8 相互作用的蛋白并構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置為高置信度，置信度score值為0.9，蛋白數(shù)量少于10［17］。

2 結(jié)果

2.1 Neuritin活性片段的理化性質(zhì)

ExPASY ProtParam分析結(jié)果顯示，Neuritin全長(zhǎng)142個(gè)氨基酸，相對(duì)分子質(zhì)量為15332.77，理論等電點(diǎn)（PI）為6.54。組成Neuritin的氨基酸共20種，其中亮氨酸（Leu）含量最高，為14.8%，含量最少為組氨酸，僅0.7%（圖1）。當(dāng)Neuritin 6個(gè)半胱氨酸全部游離情況下、消光系數(shù)為1.465；在6個(gè)半胱氨酸全部形成二硫鍵情況下、消光系數(shù)為1.489；不穩(wěn)定系數(shù)27.26，屬于較穩(wěn)定蛋白，脂肪系數(shù)98.31；總平均親水性0.208，整體親水。此外，ExPASY ProtScale分析Neuritin親疏水性結(jié)果顯示，可見(jiàn)Neuritin總體疏水區(qū)大于親水區(qū)，其中疏水性最大的為第14位亮氨酸，分值為2.533；親水性最大的為第96位賴氨酸，分值為-2.633（圖2）。

2.2 Neuritin的序列分析

對(duì)Neuritin進(jìn)行序列分析，首先是信號(hào)肽及剪切位點(diǎn)預(yù)測(cè)方面，SignalP 5.0 Server預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，Neuritin為經(jīng)典的分泌型蛋白，信號(hào)肽序列為1-27位氨基酸，SP均值大于0.5；27位丙氨酸（Ala）C值最大，為信號(hào)肽剪切位點(diǎn)（圖3）。其次為跨膜結(jié)構(gòu)方面，TMHMM Server2.0預(yù)測(cè)結(jié)果提示，除前述N端27個(gè)氨基酸所構(gòu)成的信號(hào)肽外，尚有116-142號(hào)位氨基酸所組成的跨膜序列，考慮為GPI錨定序列（圖4）。此外，亞細(xì)胞定位方面，PSORT II預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，Neuritin定位于不同位置的可能性分別為胞外（34.8%）、細(xì)胞膜（34.8%）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（17.4%）及高爾基體（13.0%）。

2.3 Neuritin二級(jí)及三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

應(yīng)用Protean軟件Garnier-Robson、Chou-Fasman及Karplus-Schulz方法預(yù)測(cè)Neuritin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)，其中使用Garnier-Robson、Chou-Fasman分析Neuritin α-螺旋、β-折疊區(qū)域；應(yīng)用Garnier-Robson、Chou-Fasman及Karplus-Schulz方法預(yù)測(cè)柔性區(qū)域（圖5）。使用tFold利用從頭折疊的原理預(yù)測(cè)Neuritin蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又利用Alaphfold開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)獲取了Neuritin蛋白預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)，兩數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)結(jié)果除C端GPI錨定序列處略有差別外，其余部分趨勢(shì)相同。Neuritin由五段α-螺旋構(gòu)成其主體結(jié)構(gòu)，其中N端27個(gè)氨基酸為信號(hào)肽，C端27個(gè)氨基酸為GPI錨定序列（圖6）。

2.4 Neuritin翻譯后修飾分析預(yù)測(cè)

應(yīng)用在線軟件NetNGlyc 1.0 Server及NetOGlyc 4.0 Server進(jìn)行N-糖基化位點(diǎn)和O-糖基化位點(diǎn)分析，結(jié)果顯示Neuritin無(wú)N-糖基化位點(diǎn)及O-糖基化位點(diǎn)；應(yīng)用在線軟件Netphos 3.1 Server進(jìn)行磷酸化氨基酸殘基的位點(diǎn)預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示Neuritin具有11個(gè)磷酸化氨基酸殘基的潛在位點(diǎn)（圖7），具體氨基酸位點(diǎn)信息如下（表1）。

2.5 Neuritin相互作用蛋白預(yù)測(cè)

STRING數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，按置信度（score）排序，從高到低選取十個(gè)相互作用蛋白構(gòu)成Neuritin（142個(gè)氨基酸）蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)（圖8），主要包括了Gria蛋白家族，OLFM蛋白家族以及Cacng2等，具體蛋白信息及置信度如下（表2）。

3 討論

Neuritin具有促進(jìn)神經(jīng)元突起生長(zhǎng)，抑制凋亡，促進(jìn)突觸發(fā)育成熟，維持神經(jīng)元存活等生物學(xué)功能，在神經(jīng)發(fā)育、損傷后修復(fù)和學(xué)習(xí)記憶中發(fā)揮重要作用［4-6］。本研究利用各種生物信息學(xué)軟件對(duì)Neuritin進(jìn)行結(jié)構(gòu)組成及相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)分析，通過(guò)上述預(yù)測(cè)分析，明確了Neuritin的基本結(jié)構(gòu)組成，包括亞細(xì)胞分布、結(jié)構(gòu)骨架、信號(hào)肽、錨定位點(diǎn)，翻譯后修飾等，同時(shí)，建立了Neuritin相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)其相互作用蛋白的功能主要集中在神經(jīng)發(fā)育、突觸可塑性及抑制細(xì)胞凋亡等方面。

本研究利用的生物信息學(xué)方法均為公認(rèn)可靠的方法，針對(duì)Neuritin進(jìn)行一級(jí)結(jié)構(gòu)分析可以明確，Neuritin位于人基因組6p25.3，全長(zhǎng)2072bp，表達(dá)產(chǎn)物由142個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，其中1-27位氨基酸殘基為信號(hào)肽，28-115位氨基酸為活性片段，116-142位氨基酸為跨膜錨定序列。從系統(tǒng)進(jìn)化角度而言，Neuritin氨基酸序列高度保守，多種物種序列分析顯示，其氨基酸組成無(wú)明顯差異。同時(shí)，Neuritin是經(jīng)典的分泌型蛋白，分泌后以錨定型形式利用GPI錨定位點(diǎn)錨定在細(xì)胞膜上發(fā)揮功能。

Garnier-Robson、Chou-Fasman方法廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中。Chou-Fasman方法主要根據(jù)殘基的傾向性因子，沿蛋白序列尋找二級(jí)結(jié)構(gòu)的成核位點(diǎn)和終止位點(diǎn)從而進(jìn)行預(yù)測(cè)，而Garnier-Robson方法不僅考慮到被預(yù)測(cè)位置本身氨基酸殘基種類對(duì)該位置構(gòu)象的影響，也對(duì)相鄰氨基酸殘基序列進(jìn)行綜合分析，這種方法提高了預(yù)測(cè)的置信度。針對(duì)Neuritin蛋白而言，在24-46位、98-123位氨基酸殘基處，兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果存在部分差異，考慮是1-27位信號(hào)肽序列以及115-142位GPI錨定序列影響了上述方法對(duì)于二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)。綜合以上兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果，可認(rèn)為Neuritin結(jié)構(gòu)骨架主要由α-螺旋及β-折疊構(gòu)成，5-45位、75-82以及105-142位氨基酸殘基所形成的3個(gè)較大α-螺旋區(qū)域，維持了Neuritin蛋白的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，符合其高疏水性的特點(diǎn)，而45-60位氨基酸殘基及80-105位氨基酸殘基處為表面可及區(qū)域，與這部分氨基酸殘基呈現(xiàn)高親水性特點(diǎn)有關(guān)，可能參與其功能基團(tuán)的形成。

蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)是生物信息學(xué)研究中的一個(gè)重要的研究方向，提高蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，對(duì)藥物作用靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)相互作用的具體機(jī)制以及蛋白結(jié)構(gòu)的解析具有重要意義。騰訊AI Lab科研團(tuán)隊(duì)利用“從頭折疊”的原理研發(fā)AI工具“tFold”，用以預(yù)測(cè)蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)，并將其用于“分子置換”的初始構(gòu)型來(lái)解析晶體數(shù)據(jù)，有效提升了蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)精度［11］。Alaphfold是一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模型，該方法結(jié)合蛋白的物理和生物學(xué)方法，利用多序列比對(duì)來(lái)設(shè)計(jì)深度學(xué)習(xí)算法，其準(zhǔn)確度可達(dá)到原子水平［12-13］。tFold以及從AlaphFold開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)所獲取的Neuritin三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析結(jié)果主要趨勢(shì)一致，與前述親疏水性分析及二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)所得到的結(jié)果相符，僅tFold預(yù)測(cè)結(jié)果在C端116-142位氨基酸殘基增加了部分β-折疊區(qū)域。

最后，我們對(duì)與Neuritin相互作用蛋白進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析，眾所周知，蛋白質(zhì)相互作用是蛋白質(zhì)分子發(fā)揮其生物學(xué)功能的主要方式，構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)有利于明確與目的蛋白有相互作用的分子，這為研究目的蛋白的生物學(xué)功能和發(fā)揮生物效應(yīng)的機(jī)制提供重要依據(jù)。Neuritin主要具有抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)神經(jīng)突起的生長(zhǎng)及其分支形成、促進(jìn)突觸的發(fā)育成熟并維持突觸的可塑性，維持神經(jīng)元的存活的作用［4-6］，但尚未明確其發(fā)揮作用的受體及具體機(jī)制。本研究利用數(shù)據(jù)庫(kù)按照置信度從高到低選取10個(gè)蛋白構(gòu)建Neuritin相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)，主要包括Gria蛋白家族，OLFM蛋白家族及Cacng2等，其中，Gria家族成員（Gria 1、2、3、4）為谷氨酸AMPA離子通道型受體，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中起配體門控離子通道的作用，在興奮性突觸傳遞中起重要作用［18］。有趣的是，Subramanian等［19］發(fā)現(xiàn)Neuritin可促進(jìn)興奮性突觸的穩(wěn)定及成熟，Neuritin利用其GPI錨與AMPA受體發(fā)生相互作用，促進(jìn)新生棘突的穩(wěn)定與突觸成熟。Cacng2是一種電壓依賴性鈣通道蛋白，主要參與細(xì)胞內(nèi)鈣通路以及谷氨酰胺信號(hào)通路［20］。無(wú)獨(dú)有偶，Zhao等發(fā)現(xiàn)Neuritin可增強(qiáng)胞內(nèi)鈣水平，上調(diào)細(xì)胞表面Cav1.2及Cav1.3的表達(dá)，此過(guò)程受胰島素受體（IR）、ERK以及鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（CaN）介導(dǎo)［21］。Dlg4屬于膜關(guān)聯(lián)鳥(niǎo)苷酸激酶蛋白家族，與 NMDA 受體信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的突觸可塑性有關(guān)。Dlg4表達(dá)異常會(huì)改變海馬神經(jīng)元中興奮性突觸與抑制性突觸的比例［22］，而Neuritin可以激活ERK通路促進(jìn)Cav3.3α表達(dá)，增加小鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)興奮性突觸后電流頻率和谷氨酸釋放，影響神經(jīng)元興奮性或突觸活動(dòng)，從而改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的興奮性［23］。Olfm1、3是嗅素結(jié)構(gòu)域家族（OLFM）中的成員，OLFM蛋白的生物學(xué)功能尚不清楚，但較多證據(jù)顯示其可在正常發(fā)育和病理過(guò)程中起重要作用。Olfm1在小鼠視網(wǎng)膜中有表達(dá)，Olfm1的突變會(huì)阻斷其分泌；抑制Olfm3及其同家族蛋白成員的活性，會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜病變［24-25］。有趣的是，有文獻(xiàn)報(bào)道，Neuritin基因表達(dá)高峰出現(xiàn)在視覺(jué)發(fā)育關(guān)鍵期，同時(shí)其在受損視神經(jīng)中表達(dá)上調(diào)［26］。綜上，Neuritin蛋白可能通過(guò)與上述蛋白因子互作在神經(jīng)元發(fā)育、突觸可塑性、鈣調(diào)通路以及視覺(jué)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要的作用，但具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。

本研究綜合多種生物信息學(xué)手段，探討了Neuritin的基本理化性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)組成，構(gòu)建了高可信度的Neuritin相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)，為研究其在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用的機(jī)制，探索Neuritin的作用靶點(diǎn)提供了新的思路與方向。

參考文獻(xiàn)（References）

［1］Global regional and national burden of neurological disorders. 1990-2016： a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016［J］. Lancet Neurol， 2019， 18： 459-480.GBD 2016 Neurology Collaborators. Global， regional， and national burden of neurological disorders， 1990-2016： a systematic analysis for the global burden of disease study 2016［J］. The Lancet? Neurology， 2019， 18（5）：459-480.

［2］SEKHON L H， FEHLINGS M G. Epidemiology， demographics， and pathophysiology of acute spinal cord injury［J］. Spine （Phila Pa 1976）， 2001， 26（24 Suppl）：2-12.

［3］SIDDIQUI A M， KHAZAEI M， FEHLINGS M G. Translating mechanisms of neuroprotection， regeneration， and repair to treatment of spinal cord injury［J］. Prog Brain Res， 2015， 218：15-54.

［4］CANTALLOPS I， HAAS K， CLINE H T. Postsynaptic CPG15 promotes synaptic maturation and presynaptic axon arbor elaboration in vivo［J］. Nat Neurosci， 2000， 3（10）： 1004-1011.

［5］JAVAHERIAN A， CLINE H T. Coordinated motor neuron axon growth and neuromuscular synaptogenesis are promoted by CPG15 in vivo［J］. Neuron， 2005， 45， 505-512.JAVAHERIAN A， CLINE H T. Coordinated motor neuron axon growth and neuromuscular synaptogenesis are promoted by CPG15 in vivo［J］. Neuron， 2005， 45（4）： 505-512.

［6］PUTZ U， HARWELL C， NEDIVI E. Soluble CPG15 expressed during early development rescues cortical progenitors from apoptosis［J］. Nat Neurosci， 2005， 8（3）： 322-331.

［7］KARAMOYSOYLI E， BURNAND R C， TOMLINSON D R，et al. Neuritin mediates nerve growth factor-induced axonal regeneration and is deficient in experimental diabetic neuropathy［J］. Diabetes， 2008， 57（1）： 181-189.

［8］GASTEIGER E， HOOGLAND C， GATTIKER A，et al. Protein identification and analysis tools on the ExPASy server， the proteomics protocols handbook［M］. Clifton： Humana Press， 2005： 571-607.

［9］ALMAGRO ARMENTEROS， J J， TSIRIGOS，et al. SignalP 5.0 improves signal peptide predictions using deep neural networks［J］. Nat Biotechnol， 2019， 37： 420-423.ALMAGRO S， ARMENTEROS J J， TSIRIGO S，et al. SignalP 5.0 improves signal peptide predictions using deep neural networks［J］. Nat Biotechnol， 2019， 37（4）： 420-423.

［10］MLLER S， CRONING M D， APWEILER R. Evaluation of methods for the prediction of membrane spanning regions［J］. Bioinformatics， 2001， 17（7）：646-653.

［11］XIAO Q， WANG L， SUPEKAR S，et al. Structure of human steroid 5α-reductase 2 with the anti-androgen drug finasteride［J］. Nat Commun， 2020， 11， 5430.XIAO Q， WANG L， SUPEKAR S，et al. Structure of human steroid 5α-reductase 2 with the anti-androgen drug finasteride［J］. Nat Commun， 2020， 11（1）： 5430.

［12］JUMPER J， EVANS R， PRITZEL A，et al. Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold［J］. Nature， 2021， 596： 583-589.JUMPER J， EVANS R， PRITZEL A，et al. Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold［J］. Nature， 2021， 596（7873）： 583-589.

［13］VARADI M. Alpha fold protein structure database： massively expanding the structural coverage of protein-sequence space with high-accuracy models［J］. Nucleic Acids Res， 2022， 50（D1）：D439-D444.

［14］GUPTA R， BRUNAK S. Prediction of glycosylation across the human proteome and the correlation to protein function［J］. Pac Symp Biocomput， 2002（7）： 310-322.

［15］STEENTOFT C， VAKHRUSHEV S Y， JOSHI H J，et al. Precision mapping of the human O-GalNAc glycoproteome through simple cell technology［J］. EMBO J， 2013， 32（10）：1478-1488.

［16］BLOM N， GAMMELTOFT S， BRUNAK S. Sequence and structure-based prediction of eukaryotic protein phosphorylation sites［J］. J Mol Biol， 1999， 294（5）：1351-1362.

［17］SZKLARCZYK D， GABLE A L， NASTOU K C，et al. The STRING database in 2021： customizable protein-protein networks， and functional characterization of user-uploaded gene/measurement sets［J］. Nucleic Acids Res， 2021， 49（D1）：D605-D612.

［18］MCNAMARA J O， EUBANKS J H， MCPHERSON J D，et al. Chromosomal localization of human glutamate receptor genes［J］. J Neurosci， 1992， 12（7）：2555-2562.

［19］SUBRAMANIAN J， MICHEL K， BENOIT M，et al. CPG15/Neuritin mimics experience in selecting excitatory synapses for stabilization by facilitating PSD95 recruitment［J］. Cell Rep， 2019， 28（6）：1584-1595.

［20］NISSENBAUM J， DEVOR M， SELTZER Z，et al. Susceptibility to chronic pain following nerve injury is genetically affected by CACNG2［J］. Genome Res， 2010， 20（9）：1180-1190.

［21］ZHAO Q R， LU J M， LI Z Y，et al. Neuritin promotes neurite and spine growth in rat cerebellar granule cells via L-type calcium channel-mediated calcium influx［J］. J Neurochem， 2018， 147（1）：40-57.

［22］MOUTTON S， BRUEL A L， ASSOUM M，et al. Truncating variants of the DLG4 gene are responsible for intellectual disability with marfanoid features［J］. Clin Genet， 2018， 93（6）：1172-1178.

［23］LU J M， LIU D D， LI Z Y，et al. Neuritin enhances synaptic transmission in medial prefrontal cortex in mice by increasing CaV3.3 surface expression［J］. Cereb Cortex， 2017， 27（7）：3842-3855.

［24］KOCH M A， ROSENHAMMER B， PAPER W，et al. Mutated olfactomedin 1 in the interphotoreceptor matrix of the mouse retina causes functional deficits and vulnerability to light damage［J］. Histochem Cell Biol， 2017， 147（4）：453-469.

［25］SULTANA A， NAKAYA N， SENATOROV V V，et al. Olfactomedin 2： expression in the eye and interaction with other olfactomedin domain-containing proteins［J］. Invest Ophthalmol Vis Sci， 2011， 52（5）：2584-2592.

［26］HUANG T， LI H， ZHANG S，et al. Nrn1 overexpression attenuates retinal ganglion cell apoptosis， promotes axonal regeneration， and improves visual function following optic nerve crush in rats［J］. J Mol Neurosci， 2021， 71（1）：66-79.

（責(zé)任編輯：編輯唐慧）

收稿日期：中文收稿日期2022-04-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)（民口）重大新藥創(chuàng)制項(xiàng)目（2019ZX09301-161）;浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2019C03060）

作者簡(jiǎn)介：李煜（1997—），男，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)榛A(chǔ)醫(yī)學(xué)，e-mail：lybiochem@163.com。

*通信作者：楊磊（1962—），男，教授，博士生導(dǎo)師，從事蛋白質(zhì)功能與疾病方面的研究，e-mail：20080009@hznu.edu.cn。