17. 스무 개를 스파이크 지도에 얹으면 열한 자리뿐이다 · Prof. Jeong's mRNA Vaccine Design, First Steps I

지금까지 에피토프를 목록으로 봤습니다. 이 강에서는 지도 위에 얹습니다.

Table 1·2·3 에 시작 위치가 전부 적혀 있습니다. 조각 길이도 압니다. 그러니까 각 조각이 스파이크의 어디부터 어디까지인지 계산할 수 있습니다.

겹치는 것을 합치면 자리는 몇 곳일까

개수는 스물, 자리는 열하나입니다.

Python Runs in your browser

# 스무 개를 전부 지도에 얹고, 겹치는 것을 합친다.
ctl = [("KTYSNITIA", 62), ("TYSNITIAM", 63), ("LPYFHNINY", 279),
       ("VQMTFVISV", 547), ("VSIPTNFSF", 757), ("IPTNFSFGL", 759),
       ("MEAAYTASL", 925), ("LASFAAIPF", 946)]
htl = [("TTARIKKIYPAFVLG", 134), ("TIVISPTTTARIKKI", 127),
       ("YFHNINYYSVIPRSP", 281), ("ISPTTTARIKKIYPA", 130),
       ("WTAGLASFAAIPFAQ", 942), ("LYFFHVGYQPTALIN", 1116),
       ("RYVAMDVKFENITTK", 1190)]
lbl = [("FPLSMASYLRPGSTGP", 441), ("SMTERVQMTFVISVTF", 542),
       ("DVESGVYSVSSFEAKS", 348), ("PGSTGPTAEFNYRQDF", 451),
       ("SDGQSASMTERVQMTF", 536)]

spans = []
for p, s in ctl + htl + lbl:
    spans.append((s, s + len(p) - 1, p))
spans.sort()

merged = []
for a, b, p in spans:
    if merged and a <= merged[-1][1]:
        merged[-1][1] = max(merged[-1][1], b)
        merged[-1][2].append(p)
    else:
        merged.append([a, b, [p]])

print("에피토프", len(spans), "개")
print("겹침을 합친 자리", len(merged), "곳")
print()
for a, b, ps in merged:
    print("%5d-%-5d (%2d 잔기)  %s" % (a, b, b - a + 1, ", ".join(ps)))

열한 자리의 속내

합쳐진 자리를 들여다보면 세 가지 겹침이 있습니다.

겹침의 종류	보기
같은 갈래끼리	CTL `VSIPTNFSF`(757)와 `IPTNFSFGL`(759)
같은 갈래 셋이 한 덩어리	HTL 127 · 130 · 134 — 22잔기 안에 세 개
갈래를 넘어	CTL `VQMTFVISV`(547)가 LBL `SMTERVQMTFVISVTF`(542) 안에 통째로 들어 있다

세 번째가 특히 눈에 띕니다. 같은 스파이크 토막이 CTL 조각으로 한 번, B세포 조각으로 한 번 백신에 실립니다.

에피토프를 스파이크 지도 위에 얹어 보세요. 갈래를 켜고 끄면 겹침이 드러납니다.

Loading…

왜 이렇게 모였을까

도구 탓이 아닙니다. 10강에서 본 상관 때문입니다.

항원성이 높은 자리는 대개 소수성 배치가 특이하고, 그런 자리는 MHC 결합 예측에서도 높은 점수를 받습니다. 그러니까 체를 여럿 두어도 같은 자리가 반복해서 뽑힙니다.

거기에 논문의 선택이 더해집니다 — LBL 은 RBD 안쪽만 골랐습니다. RBD 는 스파이크의 한 부분이니, 다섯 개가 좁은 구역에 모일 수밖에 없습니다.

스파이크의 15% 남짓만 씁니다. 나머지는 보지 않습니다.

Python Runs in your browser

# 열한 자리가 스파이크에서 얼마나 퍼져 있는지 본다.
import matplotlib.pyplot as plt

loci = [(62, 71), (127, 148), (279, 295), (348, 363), (441, 466),
        (536, 557), (757, 767), (925, 933), (942, 956),
        (1116, 1130), (1190, 1204)]
L = 1204

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 1.8))
ax.hlines(0, 1, L, color="#cbd5e1", lw=10)
for a, b in loci:
    ax.hlines(0, a, b, color="#0369a1", lw=10)
ax.set_xlim(0, L + 20)
ax.set_ylim(-1, 1)
ax.set_yticks([])
ax.set_xlabel("spike residue")
ax.set_title("11 loci covering 178 of ~1204 residues")
plt.tight_layout()
plt.show()

covered = sum(b - a + 1 for a, b in loci)
print("덮인 잔기", covered)
print("스파이크 길이(최소 추정)", L)
print("비율", round(covered / L * 100, 1), "%")
print()
print("스파이크의 약 15% 만 들여다본 셈이다.")

열한 자리를 갈래별로 다시 보기

갈래	개수	자리	줄어든 비율
CTL	8	6	25% 줄었다
HTL	7	5	29% 줄었다
LBL	5	3	40% 줄었다
전부 합쳐	20	11	45% 줄었다

맨 아랫줄이 갈래별 합(6+5+3=14)보다 작습니다. 갈래를 넘어 겹치는 자리가 셋 더 있다는 뜻입니다.

갈래를 넘는 겹침이 셋입니다. 두 건은 조각이 통째로 들어 있습니다.

Python Runs in your browser

# 갈래를 넘는 겹침 셋을 직접 찾는다.
ctl = [("KTYSNITIA", 62), ("TYSNITIAM", 63), ("LPYFHNINY", 279),
       ("VQMTFVISV", 547), ("VSIPTNFSF", 757), ("IPTNFSFGL", 759),
       ("MEAAYTASL", 925), ("LASFAAIPF", 946)]
htl = [("TTARIKKIYPAFVLG", 134), ("TIVISPTTTARIKKI", 127),
       ("YFHNINYYSVIPRSP", 281), ("ISPTTTARIKKIYPA", 130),
       ("WTAGLASFAAIPFAQ", 942), ("LYFFHVGYQPTALIN", 1116),
       ("RYVAMDVKFENITTK", 1190)]
lbl = [("FPLSMASYLRPGSTGP", 441), ("SMTERVQMTFVISVTF", 542),
       ("DVESGVYSVSSFEAKS", 348), ("PGSTGPTAEFNYRQDF", 451),
       ("SDGQSASMTERVQMTF", 536)]

def span(item):
    p, s = item
    return s, s + len(p) - 1

groups = [("CTL", ctl), ("HTL", htl), ("LBL", lbl)]
found = 0
for i in range(len(groups)):
    for j in range(i + 1, len(groups)):
        n1, g1 = groups[i]
        n2, g2 = groups[j]
        for a in g1:
            for b in g2:
                a0, a1 = span(a)
                b0, b1 = span(b)
                lo = max(a0, b0)
                hi = min(a1, b1)
                if lo <= hi:
                    found += 1
                    print("%s %-18s x %s %-18s  겹침 %d 잔기 (%d-%d)"
                          % (n1, a[0], n2, b[0], hi - lo + 1, lo, hi))
print()
print("갈래를 넘는 겹침", found, "건")
print("같은 스파이크 토막이 서로 다른 갈래로 두 번 실린다.")

🤔 Check yourself

스무 개가 열한 자리에 모인 가장 큰 까닭은?

🤔 Check yourself

갈래를 넘는 겹침의 보기는?