Nghiên cứu ứng dụng tin sinh học trong việc phát triển vắcxin và thuốc

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.04/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TIN SINH
HỌC TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN
VĂCXIN VÀ THUỐC
MÃ SỐ KC.04.18/06-10

Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài:



PGS.TS. BÙI VĂN LỆ GS. TS Trần Linh Thước
Ban chủ nhiệm Chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ
Văn phòng các Chương trình


GS.TSKH. Trần Duy Quý
TP Hồ Chí Minh - 2010





i

MỤC LỤC

 i
 ix
 xiii
 xix
 1
 14
 15
 15
3. 
 15
 15
 16
 16
3. 17
 19
 20
 22
4. 
 24
 24
 25
 27
 28
5.   30
5
 30

ii


 31
 33

 34

 35

 35
 35

 36

e 40

 43

MHC 45
 49

 50
 50

  50
 c nhn din
bi t 
ng 54
1.2.4. Kt lun 58

iii

 D LIU VIRUS
 59
2.1. L thit l d liu (CSDL)
chung  59
t v 59
2.1.2. Vt li  59
2.1.3. Kt qu n lun 60
2.1.4. Kt lun 62
 d lim phc v n
o t 64
t v 64
2.2.2. Vt li 64
2.2.3. Kt qu n lun 68
2.2.4. Kt lun 73
U D  76
u d n din bi t  
a virus H5N1 76
3.1.1. D n din bi t 
bo ANN 76

 84
3.1.3
 90


HMM- SVM 96


iv
3.1.5.  epitope virus H5N1


HMM- ANN 99

 102


 102

 109

 116


 119
 
 125
 
 130

 132
 132
 134
 134
 142
 152

v
4.2.  H5N1
 153
 153

 153
 154
 158
 164

H5N1  
 164
 164
4.3. 165
 165
 165
 168
 175
 

 176
 176
 177
 177
 181
 186

 VIRUS H5N1
 188
 188

vi
 193
5.3.  193
 193

 194
 194
 198

 198

 202
5.4.3. 

 204

 207

 208
TRONG
 209
t v 209
6.2. Vt li 210
6.2.1. Vt liu 210
6.2.2.  211
 222
6.3.1. 
 222

vii
6.3.2. 
 234
 240
6.3.4. 
 244

 247
 247
 247

 249
 250
1.1 250
 251
1.3.  254
 254
 254
 255
 256
 265
 266

 303

 315

 322



viii
 335


 337


-SVM 343

HMM-ANN 355

 360

 374

 382


  386

E. coli 
 400

 
 421

ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT


AChRP 
ADT AutodockTools
Agonist 
Amp Ampicilline
ANN 
Antagonist 
APS Ammonium persulfate

AR Antigenic Residue
AUC 
bp 
CA Carbon anpha
CED Conformational Epitope Database
CHARMm Chemistry at HARvard Molecular Mechanics
Complex)
CPE Cytopathic effect
CSDL 
CSDL 
Dock Protein 
Docking 
DOPE Discrete Optimized Protein Energy
E. coli Escherichia coli
EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid
ELISA Enzyme-linked immunosorbent assay
ELISPOT Enzyme-linked immunosorbent spot
Fab Antigen-binding fragment

x
Forcefield 
FPLC Flow Protein Liquid Chromatography
Fv Variable fragment
GA Genetic Algorithm
GST Glutathione-S-transferase
HA Hemagglutinin
 
HI -inhition)
HIU 
HLA 

Antigen)
HMM 
HPLC High Performance Liquid Chromatography
IEDB Immune Epitope Database
IFN-  Interferon
IPTG Isopropyl--D-thiogalactoside
IVR (Influenza Virus Resource)
kDa Kilo Dalton
LB  Bertani
LC
50
Lethal Concentration, 50%
LD
50
Lethal Dose, 50%
LOOCV 
Validation)
M1 Matrix protein 1
M2 Matrix protein 2
MCS Multi cloning site
MDCK Madin-Darby Canine Kidney
MHC Major Histocompatibility Complex

xi
MHC 
MHCBN Database of MHC Binding and Non-binding peptides
MHCPEP Database of MHC-binding Peptides
MP Matrix protein
NA Neuraminidase
nAChR Nicotinic acetylcholine receptor

NCBI National Center for Biotechnology Information
NLL (Negative-Log Likelihood)
NMR Nuclear magnetic resonance
NMR 
NP Nucleocapsid
NS1 Non-structural protein 1
NS1 Non-structural protein 2
OD 
PA Polymerase A protein
PAGE Polyacrylamide gel electrophoresis
PB1 Polymerase B1 protein
PB2 Polymerase B2 protein
PBS Phosphate buffer saline
PBST Phosphate buffer saline tween
PCI Phenol-Chloroform-Isoamylalcohol
PCR Polymerase chain reaction
PDB Protein Data Bank
PMSF Phenyl methyl sulfonyl fluoride
QM 
RDE Receptor Destroying Enzyme
RMSD Root-mean-square-deviation
ROC 

xii
SDS Sodium dodecyl sulfate
SDS-PAGE Sodium dodecyl sulfate
SE 
SFCs -forming count)
SNNS Stuttgart Neural Network Simulator
SP 

SVM 
SYFPEITHI Database of MHC ligands and peptide motifs
TAE Tris-Acetic-EDTA
TCID
50
Tissue Culture Infectious Dose
50
TE Tris-EDTA
TEMED -Tetramethylethyldiamine
TFA Triflour acetic acid
-BTX -Bungarotoxin
-Cbtx -Cobratoxin

xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1.  37
Hình 1.2. 



BLOSUM 50), Comb-- 
--BLOSUM 50) 47
Hình 1.3. 
 54
Hình 1.4. 






 55
Hình 1.5. 




















 56
Hình 2.1.  61
Hình 2.2 61
Hình 2.3. 
FK: Foreign key; U: Unique; NN: Not Null) 63
Hình 2.4.  66
Hình 2.5.  66

Hình 2.6.  74
Hình 2.7. 
 75
Hình 3.1. 
Hình 3.2. 
HMM 92
Hình 3.3. 


xiv
 104
Hình 3.4. 
 105
Hình 3.5.  n kt c
 121
Hình 4.1.1. Vector pGEX-fljB 135
Hình 4.1.2
 141
Hình 4.1.3. Plasmid pGEX-
 144
Hình 4.1.4. E. coli 
pGEX-fljB-(hat)3 144
Hình 4.1.5. 

3
. 145
Hình 4.1.6. 

3
 145

Hình 4.1.7. 

3
 146
Hình 4.1.8. 

3
 147
Hình 4.1.9. 
 147
Hình 4.1.10. 

3
 148
Hình 4.1.11-fljB-E. coli
BL21(DE3) 149
Hình 4.1.12. 
E. coli BL21(DE3)/pGEX-fljB-(H1)
3
. 150

xv
Hình 4.1.13
GST-H:1,2-(H1)
3
-PAGE 150
Hình 4.1.14.  
GST-(H1)
3
--PAGE. 151

Hình 4.2.1. 
 156
Hình 4.2.2.  
pGEX-fljB-H
BLT
. 158
Hình 4.2.3.  
-R/ fljB-F 159
Hình 4.2.4
 160
Hình 4.2.5. 
epitope N
BLT
 160
Hình 4.2.6. -fljB-E. coli
BL21(DE3). 161
Hình 4.2.7. 
E. coli BL21(DE3)/pGEX-fljB-H
BLT
162
Hình 4.2.8. 
GST-H
BLT
--PAGE 162
Hình 4.2.9. 
GST-H
BLT
--PAGE 163
Hình 4.3.1. 
 169

Hình 4.3.2. E. coli DH5 
pGEX-fljB-(habklt)
2
. 170
Hình 4.3.4. 
X-fliB-(habklt)
2


xvi
(habklt)
2
 171
Hình 4.3.3.  171
Hình 4.3.5. -fljB-(habklt)
2
E. coli
BL21(DE3). 172
Hình 4.3.6. E. coli BL21(DE3)/pGEX-fljB-
(habklt)
2
. 173
Hình 4.3.7. Ph-HA
BKLT
)
2
-
SDS- 174
Hình 4.3.8. 
GST-(HA

BKLT
)
2
--PAGE. 175
Hình 4.4.1. E. coli 
 180
Hình 4.4.2. E. coli DH5 
pGEX-fljB-habt. 182
Hình 4.4.3.  182
Hình 4.4.4. 
 183
Hình 4.4.5. -fljB-E. coli
BL21(DE3). 184
Hình 4.4.6. E. coli BL21 (DE3)/pGEX-fljB-habt 184
Hình 4.4.7. 
GST-HA
BT
--PAGE 185
Hình 4.4.8. 
GST-HA
BT
--PAGE. 186
Hình 5.1. 
 199
Hình 5.2. - 
 199

xvii
Hình 5.3. 
BLT

/N
BLT
trong
  201
Hình 5.4. 
BKLT
)
2

 202
Hình 6.1. H thng sa Shimadzu, Japan 211
Hình 6.2.  220
Hình 6.3. a chuc superimpose
vi  224
Hình 6.4. Chung phin (A)
  225
Hình 6.5. 
 226
Hình 6.6--Cbtx 227
Hình 6.7. -- 228
Hình 6.8.  
Data Table Views 229
Hình 6.9.  n trong
phc h protein 229
Hình 6.10. 
Hình 6.11
Data Table 232
Hình 6.12.  i
 gc   233
Hình 6.13. 05 phc h polypeptide-c t -ng

bng  233
Hình 6.14. ng cc h t
 235
Hình 6.15.  236

xviii
Hình 6.16. Kt qu n di kim tra sn phm ct pPICZ_peptide_model
b. 237
Hình 6.17
LBA 239
Hình 6.18. -
SDS PAGE 16 %. 239
Hình 6.19 241
Hình 6.20.  242
Hình 6.21.  -18 243
Hình 6.22. Polypeptide tinh ch bng HPLC. 244



xix
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bng 1.1. ng 57
Bng 2.1.  68
Bng 2.2.  69
Bng 2.3.  69
Bng 2.4 70
Bng 2.5.  71
Bng 2.6.  71
Bng 2.7. 

(Influenza A Database) 72
Bng 3.1. 
 80
Bng 3.2. --binder 86
Bng 3.3.  
LOOCV 87
Bng 3.4. 
 88
Bng 3.5. 
 88
Bng 3.6. 
virus H5N1 89
Bng 3.7.  93

CV 98
Bng 3.9.  101
Bng 3.10.  101

xx
Bng 3.11. 
 106
Bng 3.12. 

 106
Bng 3.13. 
 107
Bng 3.14. 
 108
Bng 3.15. 
 108

Bng 3.16. 
 112
Bng 3.17. 
 113
Bng 3.18. 
 113
Bng 3.19. 
 114
Bng 3.20.  116
Bng 3.21. 



 117
Bng 3.22. 






 virus H5N1 118
Bng 3.23. V  123
Bng 3.24. 
 124
Bng 3.25.  sai lch ca peptide HA sau khi docking
c nghim 124

xxi
Bng 4.1.1

 137
Bng 3.26.   
 125
Bng 3.27. 
 127
Bng 3.28. 
 129
Bng 5.1. 
 203
Bng 5.2. 

BLT
+H1 204
Bng 5.3. 

BLT
+H2 205
Bng 5.4. 

BLT
+H3 205
Bng 5.5.  thanh

BLT
+N1 206
Bng 5.6. 

BLT
+N2 206
Bng 6.1. - 245

Bng 6.2 246
Bng 6.3. -
 247





1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2010


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển
vắcxin và thuốc
Mã số đề tài: KC.04.18/06-10
Thuộc: Chương trình “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ sinh
học”, mã số KC.04/06-10
2. Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: BÙI VĂN LÊ
Ngày, tháng, năm sinh: 1949 Nam/ Nữ: nam
Học hàm, học vị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Phó giáo sư;
Chức vụ: Trưởng Bộ môn CNSH Thực vật & Chuyển hóa sinh học
Điện thoại: Tổ chức: 08-38301331; Mobile: 0903841949
Fax: 08-38301331; E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Địa chỉ tổ chức: 227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM
Địa chỉ nhà riêng: X12A đường Ba Vì Cư xá Bắc Hải, quận 10 TP. HCM.
3. Tổ chức chủ trì đề tài:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Điện thoại: 08-38353193 ; Fax: 08-38350096
E-mail:
Website: www.hcmus.edu.vn
Địa chỉ: 227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Dương Ái Phương

2
Số tài khoản: 931.01.05.00005, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước quận 5, TP.HCM
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Đại học Quốc gia TP.HCM

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 08/ năm 2010
- Thực tế thực hiện: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 08/ năm 2010
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 3.230 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 3.230 tr.đ.

+ Kinh phí từ các nguồn khác : 0 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Số
TT
Theo kế hoạch
Thực tế đạt được
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán,
Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
1
2008
1.200,0
19/08/2008
840,0

2
2009
1.572,0
29/05/2009
1.352,0

3
2010
458,0
12/03/2010
726,0

4


17/08/2010
312,0

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Theo kế hoạch
Thực tế đạt được
Tổng
SNKH
Nguồn
khác
Tổng
SNKH
Nguồn
khác
1
Trả công lao động

(khoa học, phổ
thông)
1.030
1.030
0
1.026
1.026
0
2
Nguyên, vật liệu,
năng lượng
840
840

816
816
0
3
Thiết bị, máy móc
1.037
1.037
0
892
892
0
4
Xây dựng, sửa chữa
nhỏ
0
0

0
0
0
0
5
Chi khác
323
323
0
186
186
0

Tổng cộng
3.230
3.230
0
2.920
2.920
0