Selection of next-generation antigen protein for diagnosis of pfhrp2/pfhrp3 gene deleted plasmodium falciparum based on bioinformatics

pfhrp2/pfhrp3 유전자 결여 열대열 말라리아 특이 진단을 위한 생물정보학 기반 차세대 항원 단백질 선정

열대열 말라리아(Plasmodium falciparum, P. falciparum, P. f) 신속진단키트의 경우, P. falciparum에 특이적인 단백질로써 Histidine Rich Protein 2 (PfHRP2)가 사용되고 있다. 그러나 최근 연구에서 남아메리카와 중앙아메리카를 중심으로 pfhrp2/pfhrp3 유전자가 결여된 P. falciparum 열원충이 나타나는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 생물정보학을 기반으로 PfHRP2 항원 단백질을 대체할 수 있는 새로운 P. falciparum 특이 항원 단백질을 선정하고자, PlasmoDB에서 5,777개의 P. falciparum 관련 단백질 리스트를 얻었다. 이후 NCBI BLAST를 통해 단백질 아미노산 서열을 분석하고 정상인에게 존재하지 않으며, 동시에 다른 말라리아 열원충(P. vivax, P. ovale, P. malariae, P. knowlesi)에도 존재하지 않는 P. falciparum 특이 아미노산 서열을 가진 단백질 15개를 추출하였다. IEDB analysis를 이용하여 에피토프, 수용성, 베타-턴, 접근성, 유연성, 면역원성을 분석하여 높은 평균값을 갖는 상위 3개 단백질을 선별하였다. KEGG pathway와 EMBL-EBI를 통해 선별된 3개 단백질의 혈액내 검출 가능성 및 아미노산 서열의 보존성을 분석하여 최종적으로 Glutamate-Rich Protein (GLURP)을 선정하였다. AIDA를 통해 단백질 아미노산 서열을 이용한 3차 구조 예측으로 GLURP의 구조 및 항체와의 결합을 도식화하였다. 최종적으로 선정한 GLURP는 pfhrp2/pfhrp3 유전자 결여 P. falciparum까지 특이적으로 진단이 가능하여 차세대 P. falciparum 특이 신속진단키트 개발에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.