CN101748127A

CN101748127A - 日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用

Info

Publication number: CN101748127A
Application number: CN200810044091A
Authority: CN
Inventors: 韩泽广; 刘锋; 冯正; 胡薇
Original assignee: Shanghai Human Genome Research Center
Current assignee: Chinese National Human Genome Center at Shanghai; Shanghai Human Genome Research Center
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明公开了一种日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用，该基因包括：具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；日本血吸虫肌动蛋白，包括：具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的蛋白、或由该蛋白发生一个或多个氨基酸的置换、缺失或插入而形成的具有相同功能的蛋白，该蛋白是具有SEQ ID NO.1序列编码的蛋白。本发明的日本血吸虫肌动蛋白作为免疫原，在制备血吸虫疫苗方面的应用；作为潜在的药物作用靶点，在筛选化学和其他种类药物方面的应用；作为特异性血吸虫抗原，在制备抗血吸虫抗体方面的应用；在血清学诊断方面的应用；日本血吸虫肌动蛋白的编码基因，在基因治疗方面的应用。

Description

日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用

技术领域

本发明涉及一种肌动蛋白，特别是涉及一种日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用。

背景技术

血吸虫病由血吸虫的感染引起，在世界上有76个国家，受感染者约1.5亿。致病的血吸虫有3种，既日本血吸虫(Schistosoma japonicum)，曼氏血吸虫(S.mansoni)和埃及血吸虫(S.haematobium)。在我国流行的是日本血吸虫。血吸虫病的流行给人民身体健康和经济发展都造成巨大的损失，因此，防治血吸虫病、开发研制血吸虫临床诊断试剂和抗血吸虫的药物具有巨大的社会和经济效益。

日本血吸虫作为寄生虫能在人体和动物体内存在很多年而不被宿主的免疫机制杀死，与它的免疫逃避能力有关。其免疫逃避机制有抗原模拟、抗原伪装和免疫调节。其中免疫调节指的是血吸虫的蛋白能够调节、干扰(主要是抑制)宿主的免疫系统，使其不能发挥正常的免疫攻击效能，从而有利于血吸虫的生存。

血吸虫的排泄/分泌抗原(Excretory/Secretory protein，ESP)就是一类可以发挥免疫调节作用的蛋白质。这些蛋白来自血吸虫的表皮和肠道上皮，或者是特化的排泄/分泌器官。血吸虫各个虫期都产生这类蛋白。ESP是潜在药物靶点和疫苗分子，因为抑制这些蛋白可以干扰血吸虫的免疫逃避机制从而增强宿主的免疫杀灭功能；ESP是潜在的诊断分子，因为这些蛋白游离于宿主的血液中，可以很方便地用现有手段检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用，该肌动蛋白可成为很好的诊断标记分子。

为解决上述技术问题，本发明的日本血吸虫肌动蛋白的基因，包括：具有SEQ IDNO.1所示的核苷酸序列。

所述的SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列编码具有SEQ ID NO.2所示序列的蛋白。

本发明的日本血吸虫肌动蛋白，包括：

具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的蛋白、或由该蛋白发生一个或多个氨基酸的置换、缺失或插入而形成的具有相同功能的蛋白，该蛋白是具有SEQ ID NO.1序列编码的蛋白。

本发明利用蛋白质组学手段，在国际上首次分析了日本血吸虫的体外提取的ESP的组成成分。我们发现日本血吸虫的肌动蛋白(Actin)是其ESP的主要成分之一，表明该蛋白可能在血吸虫的免疫调节、免疫逃避方面发挥重要作用；同时，通过直接分析感染动物(兔子)的血液，发现该蛋白的确在宿主血液中也存在，这也使它成为很好的诊断标记分子。

本发明的日本血吸虫肌动蛋白作为免疫原，在制备血吸虫疫苗方面的应用；作为潜在的药物作用靶点，在筛选化学和其他种类药物方面的应用；作为特异性血吸虫抗原，在制备抗血吸虫抗体方面的应用；在血清学诊断方面的应用；日本血吸虫肌动蛋白的编码基因，在基因治疗方面的应用。

具体实施方式

一、方法：

1、日本血吸虫排泌蛋白的分离和鉴定实验

1).日本血吸虫成虫排泌产物的制备和蛋白提取：

日本血吸虫成虫从感染动物体内分离出来后用1×PBS(磷酸盐缓冲液)洗2次，大约800条成虫用1ml PBS悬浮，10分钟后低速离心(500rpm)把上清吸出收集，重复10编，把上清合并。用丙酮沉淀上清中的蛋白，溶解沉淀用50mM Tris-HCl(pH 8.3)，5mM EDTA，1mM苯甲基磺酰氟(phenylmethyl sulfonylfluoride，PMSF)，0.5％十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate，SDS)和0.5mM二硫苏糖醇(DTT)，0.5％SDS，超声促溶。

2).日本血吸虫排泌蛋白的酶解过程：

排泌蛋白混合物用10mM DTT和55mM的碘乙酰氨处理，稀释后用胰酶酶解过夜。

3).日本血吸虫排泌蛋白酶解肽段的在线色谱分离和质谱鉴定：

酶解产生的肽混合物，用真空将溶液体积抽减到30μl。之后，每个组分的肽混合物上样到一个反相捕获柱(C18，5μm，

300μm i.d×5mm，LC Packings)，在20μl/min的流速下脱盐。然后这个捕获柱和一个分析用的75μm×150mm C18柱(LC Packings)相连接，肽混合物就在200nl/min的流速下，从这个柱子上洗脱进入装有Protana NanoES的电喷雾离子源的QSTAR pulser i中。Agilent 1100毛细液相系统(Agilent Technologies)用来提供流动相A(0.5％乙酸/水)和流动相B(0.5％乙酸/乙腈)，线性梯度是60分钟内5％B到50％B，30分钟内50％B到90％B，然后是在90％B停留15分钟。在分析柱后通过一个不锈钢的两通(Valco Instrument)连接一个10-μm直径的PicoTip纳喷雾头(New Objective)，加上2500-3000伏的喷雾电压，以获得稳定的喷雾。MS/MS串联质谱谱图通过信息依赖的采集(IDA)和任务-循环增强来记录。在每个测定扫描中，选取3-6个信号最强、带2到3个电荷的离子，用滚动碰撞能量打碎，以获得串联质谱的信息。

4).日本血吸虫排泌蛋白的软件搜索鉴定：

质谱搜索用的数据库，包括从11717个从公共数据库NCBI下载的日本血吸虫蛋白质序列(时间是2008年10月16日)。搜索软件是MASCOT(http://www.matrixscience.com/，Matrix Science)。搜索参数为：最大漏切点，3个；monoisotopic；肽电荷数，+1/+2/+3；修饰，半胱氨酸carbamoylmethylation和methionine氧化。搜索结果合并后，用下列标准进行过滤筛选：1.对每一个串联质谱谱图的搜索结果列表，只提取排位在第一个的结果，其他的则丢弃；2.搜索得到的肽段中如果有KR，KK，RK，RR等序列，则这个肽段丢弃；3.搜索得到的肽段，长度在8个氨基酸以上的保留，小于8个氨基酸的丢弃；4.重复打到的肽段，只计算其中分值最高的，把这些肽段分值加起来，做为蛋白的得分；5.蛋白的得分超过60，就认为是可信的结果。低分的蛋白，手工检查后保留或者丢弃。匹配到宿主或者牛胰酶、角蛋白的肽段，则丢弃。

同时进行反向蛋白质序列数据库的搜索。反向蛋白库是将日本血吸虫蛋白质序列反转，保持长度、组成不变。根据正向库和反向库搜索得到的结果，确定假阳性率。计算方法：假阳性＝2*(反向库肽段数)/(正向库肽段数+反向库肽段数)。假阳性控制在0％。

2、从感染动物血清中直接分析日本血吸虫的排泌蛋白

1).日本血吸虫尾蚴感染兔子，收集感染后第42天的动物血清。血清蛋白酶解后用液相色谱-质谱分析蛋白质组成。质谱数据搜索日本血吸虫的蛋白质数据库，按照上述标准筛选肽段。得到的肽段用Blast搜索兔子的基因/蛋白数据库(包括mRNA，EST，基因组测序数据等)，去掉任何匹配的肽段，保证保留下来的肽段都是血吸虫特有的。然后利用肽段，搜索得到相应的血吸虫蛋白序列。

2).蛋白丰度定量分析：计算每个蛋白鉴定得到的质谱图总数(Spectra count，SC)，以此代表丰度高低。

二、结果

1)日本血吸虫体外排泌蛋白的蛋白质组学鉴定结果

共鉴定出110个血吸虫蛋白。其中肌动蛋白是丰度比较高的蛋白之一，SC总数是45，肽段得分总和为1852，共鉴定到该蛋白的11种肽段(表1)，蛋白序列的覆盖率是35％。这说明，肌动蛋白是日本血吸虫成虫排泌产物中的主要的蛋白成分之一。成虫在宿主(如人)体内，其排泌产物必然释放到宿主的血液循环体系中，因此，检测血吸虫排泌产物的存在，就可以检测血吸虫感染。而排泌产物中丰度高的蛋白，最容易被检出，因此，肌动蛋白是合适的临床诊断分子，可以利用现有的普及的方法如ELISA来很方便地检测患者血样中的血吸虫特征蛋白。

表1日本血吸虫肌动蛋白的在体外排泌蛋白组中的质谱鉴定结果

2)我们在国际上首次从被感染的动物血清中直接鉴定日本血吸虫的排泌蛋白。鉴定到actin1的4种肽段(表2)，证明了日本血吸虫的肌动蛋白的确存在于宿主动物的血清中，可以被检测到，因而可以成为血吸虫临床诊断的靶标分子。

表2日本血吸虫肌动蛋白在感染动物血清中的鉴定结果

3)日本血吸虫肌动蛋白的功能

传统上，肌动蛋白被认为是细胞质骨架蛋白。而研究发现肌动蛋白定位在血吸虫的表皮上，而本研究发现该蛋白被血吸虫释放到宿主的血液中，说明该蛋白能与宿主的免疫系统直接接触，发送相互作用，其到调节宿主免疫的作用。棘口属的E caproni的吸虫的排泌蛋白中的肌动蛋白可以诱导动物的早期IgM反应，说明肌动蛋白对该虫在宿主中的早期生存发挥了一定作用。

序列表

<110>上海人类基因组研究中心

<120>日本血吸虫肌动蛋白基因、其编码蛋白及应用

<130>NP-08-12793

<160>2

<170>PatentIn version 3.3

<210>1

<211>1173

<212>RNA

<213>日本血吸虫(Schistosoma japonicum)

<400>1

gcggcgttgg tcatcgacaa tgggtctggc atgtgcaaag ctggcttcgc tggagatgac 60

gctcccagag ctgtgttccc gtctatcgtg ggaagaccta gacatcaagg agtgatggtg 120

ggcatgggtc agaaagacag ttatgttggt gacgaagctc agtcgaaacg tggtatcctg 180

acactgaagt acccaattga acatggcatt gtgactaact gggatgatat ggagaagata 240

tggcatcata cattctacaa cgaattgcga gtggctcctg aagagcatcc agtgttgttg 300

accgaagccc cattgaatcc gaaggcgaat cgtgagaaaa tgacgcaaat catgtttgag 360

acattcaatg ccccagctat gtatgtagct attcaggcgg tgttgtcatt gtacgcatct 420

ggtcgtacga ctggtatagt gttggattca ggtgatggtg tcactcacac agttcctatt 480

tatgaaggct atgcattgcc tcatgctata ttgcgtctcg atctagcggg cagagatctt 540

acggactatc tgatgaagat cttgactgag aggggttaca gttttacgac gacagcggaa 600

cgtgagatag tccgagacat caaggagaaa ttgtgttatg ttgctttgga tttcgaacag 660

gagatgggta cggcagcttc gagttcggcg ttggagaaga gttatgagct tcctgatggt 720

caagtgatta ctattggtaa cgagcggttt aggtgtccgg aggctctctt ccagcctagt 780

ttcttgggaa tggaatcgtc ggggattcat gagactactt acaattctat tatgaagtgt 840

gacgtagata tccgtaaaga tctgtacgcc aacacagtat tgtcgggtgg tagcacaatg 900

tatcctggta ttgctgatcg tatgcagaag gagataagtg ctctggcccc cagtacaatg 960

aagataaaga tagtcgcacc acctgaacgt aaatattcag tatggattgg tggttccatt 1020

ttggcttcat tgtcaacatt ccagcagatg tggatctcta aacaagaata tgacgagtcc 1080

ggcccgagca ttgttcaccg taaatgcttc taatttgatt tcattatttt tgtacaaatt 1140

aagtttcgca tcatataatg ttttccttaa ttc 1173

<210>2

<211>360

<212>PRT

<213>日本血吸虫(Schistosoma japonicum)

<400>2

MCKAGFAGDD APRAVFPSIV GRPRHQGVMV GMGQKDSYVG DEAQSKRGIL TLKYPIEHGI 60

VTNWDDMEKI WHHTFYNELR VAPEEHPVLL TEAPLNPKAN REKMTQIMFE TFNAPAMYVA 120

IQAVLSLYAS GRTTGIVLDS GDGVTHTVPI YEGYALPHAI LRLDLAGRDL TDYLMKILTE 180

RGYSFTTTAE REIVRDIKEK LCYVALDFEQ EMGTAASSSA LEKSYELPDG QVITIGNERF 240

RCPEALFQPS FLGMESSGIH ETTYNSIMKC DVDIRKDLYA NTVLSGGSTM YPGIADRMQK 300

EISALAPSTM KIKIVAPPER KYSVWIGGSI LASLSTFQQM WISKQEYDES GPSIVHRKCF 360

Claims

1.一种日本血吸虫肌动蛋白的基因，其特征在于：包括：具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

2.如权利要求1所述的日本血吸虫肌动蛋白的基因，其特征在于：所述的SEQ IDNO.1所示的核苷酸序列编码具有SEQ ID NO.2所示序列的蛋白。

3.一种日本血吸虫肌动蛋白，其特征在于：包括：具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的蛋白、或由该蛋白发生一个或多个氨基酸的置换、缺失或插入而形成的具有相同功能的蛋白。

4.一种日本血吸虫肌动蛋白在制备血吸虫疫苗方面的应用。

5.一种日本血吸虫肌动蛋白在筛选药物方面的应用。

6.一种日本血吸虫肌动蛋白在制备抗血吸虫抗体方面的应用。

7.一种日本血吸虫肌动蛋白在血清学诊断方面的应用。

8.一种日本血吸虫肌动蛋白，利用其编码基因，在基因治疗方面的应用。