Iranian South Medical Journal

fa تحلیل in silico اپی‌توپ‌های ایمونوژنیک در پروتئین VP2 پارو ویروس سگ و بهینه‌سازی کدونی برای طراحی واکسن چند ظرفیتی In Silico Analysis of Immunogenic Epitopes in the VP2 Protein of Canine Parvovirus and Codon Optimization for Multivalent Vaccine Design ویروس شناسی Virology پژوهشي Original <div style="text-align: justify;">زمینه: ویروس پاروویروس سگ یکی از عوامل اصلی گاستروآنتریت ویروسی شدید در سگ‌هاست. با وجود واکسیناسیون، ظهور سروتیپ‌های جدید و جهش در پروتئین VP2 ممکن است باعث کاهش اثربخشی واکسن شود. از این رو، شناسایی نواحی ایمونوژنیک مشترک و خاص هر سروتیپ جهت طراحی واکسن نوترکیب، اهمیت زیادی دارد. هدف از این مطالعه طراحی و بهینه‌سازی یک واکسن نوترکیب از نواحی ایمونوژن محافظت‌شده پروتئین VP2 از سروتیپ‌های مختلف CPV است. مواد و روش‌ها: توالی آمینواسیدی پروتئین VP2 از چهار سروتیپ مختلف CPV از پایگاه NCBI استخراج و با Clustal Omega هم‌تراز شد. به‌منظور تحلیل ویژگی‌های ساختاری و ایمونولوژیکی، از ابزارهایی نظیر SignalP، TOPOCONS و DIpro استفاده شد. همچنین، حلالیت، ساختارهای دوم و سوم و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی با کمک سرورهای Protein-Sol، I-TASSER و ProtParam بررسی گردید. توالی ژن کدکننده نیز برای بیان در E. coli بهینه‌سازی و ساختار دوم mRNA با MFOLD تحلیل شد. یافته‌ها: نتایج هم‌ترازی پنج اختلاف کلیدی در ناحیه آمینواسیدی ۴۵۰-۲۸۵ نشان داد. تحلیل ساختار سوم حاکی از آن بود که این ناحیه به‌صورت دو زائده سطحی از ساختار اصلی پروتئین بیرون‌زده و دو موقعیت جهش‌یافته ۲۹۷ و ۴۲۶ در رأس این زائده‌ها قرار دارند. حذف ۲۰ آمینواسید ابتدایی موجب بهبود پایداری ساختار و کاهش شاخص ناپایداری به حدود ۲۹ شد. همچنین، بهینه‌سازی کدونی باعث افزایش شاخص CAI به 0/79 و کاهش انرژی آزاد mRNA به ۵۹۷ کیلوکالری بر مول گردید. نتیجه‌گیری: طراحی واکسن کایمر نوترکیب ناحیه ۴۵۰-۲۸۵ از پروتئین Vp2 از سروتیپ‌ها، پیشنهاد می‌شود. با وجود نتایج امیدوارکننده‌ی in silico، ارزیابی آزمایشگاهی بیان پروتئین و پاسخ ایمنی در مدل‌های حیوانی ضروری است.</div> <div style="text-align: justify;">Background: Canine parvovirus (CPV) is one of the major agents of severe viral gastroenteritis in dogs. Although vaccines are available, the emergence of new serotypes and mutations in the VP2 protein can compromise vaccine efficacy. Therefore, identifying both conserved and serotype-specific immunogenic regions is crucial for the design of recombinant vaccines. This study aimed to design and optimize a recombinant vaccine based on conserved immunogenic regions of the VP2 protein from different CPV serotypes. Materials and Methods: Amino acid sequences of the VP2 protein from four CPV serotypes were retrieved from the NCBI database and aligned using Clustal Omega. Structural and immunological features were analyzed using tools such as SignalP, TOPOCONS, and DIpro. Protein solubility, secondary and tertiary structures, and physicochemical properties were evaluated using Protein-Sol, I-TASSER, and ProtParam. The coding sequences were optimized for expression in E. coli and the mRNA secondary structure was analyzed using MFOLD. Results: Multiple sequence alignment identified five key amino acid differences in the 285–450 region of VP2. Tertiary structure analysis showed that this region forms two surface-exposed loops, with the mutated residues at positions 297 and 426 located at the tips. Deletion of the first 20 amino acids improved structural stability, lowering the instability index to 29. Codon optimization increased CAI value to 0.79 and decreased mRNA free energy to –597 kcal/mol. Conclusion: A chimeric recombinant vaccine targeting the 285–450 region of the VP2 protein across  CPV serotypes shows promise as a candidate for broad-spectrum protection. Despite in silico results, experimental validation of protein expression and immune response in animal models is essential.</div> بیوانفورماتیک, پاروویروس, پروتئین نوترکیب, ژن VP2, واکسن Bioinformatics, Parvovirus, Recombinant protein, VP2 gene, Vaccine 418 432 http://ismj.bpums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1115-42&slc_lang=fa&sid=1 Hossein Samiei-Abianeh حسین سمیعی ابیانه 5700319475328460018590 5700319475328460018590 No Department of Medical Biotechnology and Nanotechnology, School of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences Mashhad, Iran Department of Biology, School of Basic Sciences, Imam Hossein University, Tehran, Iran گروه زیست فناوری و نانو فناوری پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران Mahdi Tat مهدی تات 5700319475328460018591 5700319475328460018591 No Applied Virology Research Center, Biomedicine Technologies Institute, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran مرکز تحقیقات ویروس‌شناسی کاربردی، پژوهشکده فناوری‌های زیست پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌الله (عج)، تهران، ایران Masoumeh Bolandian معصومه بلندیان 5700319475328460018592 5700319475328460018592 No Applied Virology Research Center, Biomedicine Technologies Institute, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran مرکز تحقیقات ویروس‌شناسی کاربردی، پژوهشکده فناوری‌های زیست پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌الله (عج)، تهران، ایران Seyed Akbar Arianzad سید‌اکبر آریان‌زاد 5700319475328460018593 5700319475328460018593 No Department of Microbiology, School of Scince, Islamic Azad Universty, Karaj Branch, Karaj, Iran گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد سلامی واحد کرج، کرج، ایران Jafar Salimian جعفر سلیمیان jafar.salimian@gmail.com 5700319475328460018594 5700319475328460018594 Yes Applied Virology Research Center, Biomedicine Technologies Institute, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran مرکز تحقیقات ویروس‌شناسی کاربردی، پژوهشکده فناوری‌های زیست پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌الله (عج)، تهران، ایران