马子洋，姚靖歆，周萍(首都医科大学基础医学院，北京00069;首都医科大学生物医学工程学院)

人类及9种模式生物中ORAOV1蛋白的多维度特征分析

马子洋1，姚靖歆1，周萍2
(1首都医科大学基础医学院，北京100069;2首都医科大学生物医学工程学院)

摘要:目的分析比较口腔癌过度表达序列1(ORAOV1)蛋白在人类与猕猴、大鼠、小鼠、家猫、家犬、金仓鼠、豚鼠、原鸡、非洲爪蟾9种模式生物中的特征，寻找宜用于建立口腔鳞状细胞癌(OSCC)动物模型的模式动物。方法采用生物信息学技术对人类ORAOV1蛋白提取以下特征:氨基酸序列、基本理化性质、亲疏水性、亚细胞定位、立体结构，并与9种模式生物ORAOV1蛋白的上述特征进行比较。结果在9种模式生物中，豚鼠ORAOV1蛋白在氨基酸序列、基本理化性质、亲疏水性、亚细胞定位及立体结构与人类最为接近，最宜于建立OSCC动物模型。结论人类ORAOV1蛋白具有137个氨基酸，位于微体，亲水，性质稳定;豚鼠与人类ORAOV1蛋白各特征相近，最宜用于建立OSCC动物模型。

关键词:口腔鳞状细胞癌;口腔癌过度表达序列1蛋白;动物模型;生物信息学

口腔癌在各种癌症中发病率占第6位，以口腔鳞状细胞癌(OSCC)为主，其恶性程度高［1，2］。从分子水平进行研究和治疗，有利于提高患者的生存率和生存质量［3］。口腔癌过度表达序列1(ORAOV1) 是OSCC的重要候补癌基因，参与口腔黏膜的癌变、癌细胞生长和血管生成的调控［4］。生物信息学可用于研究序列、进行蛋白质分析，在肿瘤发生发展的研究中尤其重要［5，6］。2013年10月～2014年11月，我们采用生物信息学技术对人类与猕猴、大鼠、小鼠、家猫、家犬、金仓鼠、豚鼠、原鸡、非洲爪蟾共9种模式生物OSCC细胞中的ORAOV1基因及蛋白进行分析，以寻找适于OSCC研究的动物模型。

1　材料与方法

1.1材料采用美国国立生物技术信息中心的核苷酸检索工具Nucleotide进行多物种ORAOV1核苷酸序列检索，得到人类及9种模式生物ORAOV1序列，人类NM_153451.2，猕猴NM_001194174.1，大鼠NM_001107565.1，小鼠NM_028184.3，家猫XM_ 006937628.1，家犬XM_005631376.1，金仓鼠XM_ 005064111.1，豚鼠XM _003468322.2，原鸡NM _ 001031186.1，非洲爪蟾NM_001097853.1。

1.2方法使用ncbi nuccore获取ORAOV1序列，ebi fasta、ebi clustalw2分析ORAOV1基因进化的亲缘关系，expasy protparam分析ORAOV1蛋白理化性质，expasy protscale分析蛋白亲疏水区，hgc psort分析蛋白亚细胞定位，ibcp sopma、expasy swissmodel分析蛋白立体结构。

2　结果

2.1ORAOV1蛋白氨基酸序列的同源性豚鼠、猕猴、家猫、大鼠、小鼠、金仓鼠、原鸡、家犬、非洲爪蟾的ORAOV1蛋白氨基酸序列长度分别为137、232、 206、222、151、136、140、112、137个氨基酸，比对分数分别为90.51、83.94、79.56、78.1、77.37、76.47、66.42、60.71、52.55。根据clustalw2工具绘制分析人类与9种模式生物ORAOV1蛋白氨基酸序列同源性，结果发现在进化同源性上猕猴和人类接近，在氨基酸序列长度及相似程度上豚鼠和人更为接近。

2.2ORAOV1蛋白的基本理化性质分析结果及综合比对分数见表1，其中综合比对分数越接近0，该生物ORAOV1蛋白整体性质与人类越接近。豚鼠、原鸡、金仓鼠、小鼠ORAOV1蛋白的基本理化性质与人类更加接近，家猫、猕猴相差较远。在同源性上，人与猕猴较接近，但癌变蛋白长度相差较大，氨基酸的组成和数量相差甚远，从根本上造成了它们基本理化性质的不同。

2.3ORAOV1蛋白的亲疏水性人类ORAOV1蛋白亲水性最强分值为－2.533，位于肽链第76位的丝氨酸;疏水性最强分值为2.000，位于肽链第85位的亮氨酸;在第16～45位、70～80位、91～115位有明显亲水区。总体来看，整条肽链呈现出较强的亲水性，推测其为可溶性蛋白。人类与豚鼠、家猫、小鼠、大鼠的ORAOV1蛋白的总体亲水性平均系数相近，这四者中豚鼠和人的该蛋白亲疏水区域位置基本一致，亲水性分值较接近。

2.4ORAOV1蛋白的亚细胞定位人类ORAOV1蛋白存在微体的概率为0.640，存在细胞质的概率为0.450，存在线粒体基质或存在溶酶体的概率均为0.100。因此该蛋白最有可能位于微体上。与其他9种生物的ORAOV1蛋白比对，同在微体上的有犬、豚鼠、大鼠。

2.5ORAOV1蛋白的立体结构人类ORAOV1蛋白二级结构有四种，分别为α-螺旋(占51.82%)、延伸链(占8.03%)、β-转角(8.03%)和无规则卷曲(32.12%)。其与豚鼠、原鸡、金仓鼠、小鼠、非洲爪蟾ORAOV1蛋白的二级结构类似，非洲爪蟾与人最相似。人类、豚鼠、金仓鼠ORAOV1蛋白三维结构极其类似，非洲爪蟾有相似度，猕猴差别极大。

3　讨论

口腔癌是世界上发病率较高的癌症，以OSCC为主，大多采用手术切除原发灶治疗，5年生存率约50%［7，8］。近年来，OSCC在分子水平上的研究逐渐成为热点，研究发现微小RNA、谷胱甘肽-S-转移酶基因片段、细胞周期依赖性激酶抑制蛋白等都对OSCC的发生发展有一定影响［9～11］。研究表明，ORAOV1、IKBKB、FADD等基因有助于OSCC的发展［12］。其中ORAOV1是一种OSCC候选基因，其蛋白对癌组织大小、恶性程度等起着关键作用，抑制ORAOV1的表达可以直接抑制OSCC癌细胞的生长［13］。模式生物是在生物、医学等方面具有明显性状、繁殖力高等特征的生物，是建立动物模型、研究疾病的平台，国内外越来越多的模式生物被用于癌症研究，如斑马鱼用于抗癌药物研发［14］。本研究采用生物信息学技术对人类和9种购买饲养方便、口腔空间结构宜于操作观察的模式生物ORAOV1基因及蛋白进行多维度分析与比较，其结果对OSCC动物模型建立与致病机理研究有重要意义。

本研究发现，人类ORAOV1基因序列长度2 544bp，其蛋白有137个氨基酸，位于微体，亲水，性质稳定。将人类与猕猴、大鼠、小鼠、家猫、家犬、金仓鼠、豚鼠、原鸡、非洲爪蟾共9种模式生物ORAOV1蛋白的各种性质进行对比，结果显示，不同物种ORAOV1蛋白性质上的差异与进化上同源性的远近并无绝对联系，且没有一种生物的ORAOV1蛋白能在各种性质上与人类完全相同。在9种模式生物中，猕猴ORAOV1蛋白同源性虽与人类最近，但该蛋白的其他特征与人类差别较大，因此不宜用于建立OSCC动物模型。经过对比，我们发现鼠科动物尤其是金仓鼠、豚鼠和小鼠在ORAOV1蛋白的基本理化性质、亲疏水性、立体结构上与人类相近，其中豚鼠最佳，其ORAOV1蛋白各种特征均与人类对应特征相似，最宜于建立OSCC动物模型，其动物饲养成本低，有利于进行大样本实验，口腔结构易于进行实验操作，且已有用于癌症研究的先例。

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(收稿日期:2014-12-26)

通信作者:周萍

基金项目:北京市教育委员会科技发展计划面上项目(KM201510025009)。

文章编号:1002-266X(2015)18-0036-03

文献标志码:A

中图分类号:R739.8

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.18.012