T細胞抗原決定位辨識之主要組織相容性複合體結合及抗原處理預測(1/2)

免疫系統是生物體利用細胞各種構造和反應，來保護自己不被其他入侵物或疾病所攻擊之系統。當宿主受到病原體攻擊時，免疫系統透過蛋白質上部分位點或稱抗原決定位(epitope)之辨識，來啟動各種生理功能且進行防禦。在抗原呈現途徑中，這些抗原決定位胜肽必須先由蛋白酶體切割後，再與抗原加工相關傳遞蛋白(TAP)結合，最後才能在內質網與主要組織相容性複合體(MHC)分子結合，並成功運送到抗原呈現分子表面。雖然近年來實驗技術進展快速，但只依靠傳統實驗方法來辨識抗原決定位仍相當昂貴且耗時，因此如何利用資訊計算方法直接由序列來辨識出位於蛋白質之抗原決定位，在透過宿主和病原體之分析進而發展抗原疫苗之相關研究中，已成為一個非常重要的課題。 本計畫將針對T細胞抗原決定位辨識中，主要組織相容性複合體抗原結合預測和抗原處理反應途徑分析為兩大要素，提出一個系統性之抗原決定位預測分析方法。我們先擷取多種物理化學特性為特徵表現、並利用對應分析做為特徵縮減、最後結合緊緻集分析和支持向量機分類，來發展抗原決定位之預測方法。此計算方法將能協助生物學家進行開發疫苗以及治療人類免疫系統疾病之研究：如人類免疫缺陷病毒、瘧疾、結核病、伊波拉病毒和流行性感冒等。此外，本研究計畫將可針對癌症、過敏和自體免疫系統等疾病提出寶貴的生物特徵和知識。 在第一年計畫中，我們將利用生物矩陣特徵及胜肽特徵，來發展主要組織相容性複合體抗原結合預測及親和性分析之研究。首先，本計畫將分析主要組織相容性複合體結合胜肽資料集，並針對氨基酸配對抗原性及位置特異權重矩陣提出有效之矩陣特徵。此外，由AAindex資料庫取得之物化胜肽特徵，則由對應分析進行維度縮減。最後，再以結合緊緻集和支持向量機之整合型系統，分析矩陣特徵及胜肽特徵以得到抗原決定位預測結果。希望藉由分析結果找出重要免疫特徵，以供生物實驗室作為疫苗設計之參考。 在第二年計畫中，主要針對抗原處理反應途徑中之重要事件進行分析。抗原性胜肽必須先經由蛋白酶體切割並與抗原加工相關傳遞蛋白結合，才能成功與主要組織相容性複合體結合。因此蛋白酶體切割位點與抗原加工相關傳遞蛋白結合，亦在抗原決定位中扮演重要角色。在此計畫中，我們亦將發展預測系統來進行蛋白酶體切割位點和抗原加工相關傳遞蛋白預測。最後，本計畫將提出一個結合T細胞抗原決定位辨識、MHC結合預測及抗原處理反應分析之系統性整合預測方法。 在此兩年之研究計畫中，我們將致力於發展免疫生物資訊預測系統並提出重要且有意義之生物特徵，希望能協助免疫學家進行抗原決定位分析，進而對抗原疫苗之設計開發有所貢獻。