CN107286252A

CN107286252A - 一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法

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Publication number: CN107286252A
Application number: CN201710676016.8A
Authority: CN
Inventors: 赵俊; 符修乐; 夏兵兵; 徐慕珍; 程正阳; 徐文俊; 单雪芹; 郭志燕
Original assignee: Wuhu Phil Biological Products Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Wuhu Phil Biological Products Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2017-10-24
Also published as: CN108840939A

Abstract

本发明公开了一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法，所述融合蛋白由鸡干扰素γ与鸡干扰素α经柔性linker连接而形成，融合蛋白与冻干保护剂混配后经冷冻干燥即可得到重组鸡长效干扰素α。所述重组鸡长效干扰素α可显著提高鸡干扰素的半衰期，较普通鸡干扰素的半衰期提高13倍以上，并具有广谱抗病毒作用并能提高鸡自身的免疫应答。

Description

一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，具体涉及一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法。

背景技术

近年来，随着养殖业的规模化和畜禽及其产品流通业迅速的发展，我国家禽业取得长足发展，形成了年产值逾千亿元的巨大产业。然而由于我国薄弱的动物防疫体系，禽病仍然是我国家禽生产面临的严重问题，这已经成为制约我国禽类养殖业发展的重要因素。禽病多、损失大，死亡率高于15％，死淘率达20％～25％(发达国家不足5％)，我国养鸡业每年由于传染病所导致的鸡只死亡数量约为3亿只，直接造成的经济损失约30亿元，造成的间接损失约100亿元。

目前对于鸡病毒性疾病的预防和治疗主要采用的是疫苗免疫和药物治疗，由于疫苗免疫的血清型单一，病毒血清型众多且病毒毒株变异速度快，从而经常导致疫苗免疫失败。尽管一些抗生素和化学合成的抗病毒药物对少数病毒有一些作用，但由于药物残留经食物链给人类健康带来负面影响，我国从16年开始明令禁止一些抗生素和抗菌剂在养殖业中的应用。因此，积极研制生产无毒副作用、无药物残留和不产生耐药性的干扰素制剂，对目前鸡病毒性疾病预防和治疗困境有着重要的临床意义。

IFN是一类病毒感染诱导机体产生具有广谱抗病毒、抗肿瘤和具有免疫调节作用的蛋白质，1957年Issacs和Lindeman首先发现，它是一类多功能的细胞因子，与细胞受体结合后，可诱导机体产生多种特异性蛋白质和酶类，主要通过抑制病毒基因转录和降解病毒RNA来抑制病毒的生长繁殖以及发挥抗肿瘤等的活性。按照IFN的产生细胞、生化特征及在机体免疫方面所发挥作用的不同，分为α、β、γ三类。现已知，α型IFN在体内可有选择性地作用于病毒等感染细胞，通过抑制受染细胞内的病毒蛋白质的生物合成，发挥广谱和高效抗病毒作用。IFN-α主要生物学活性为具有抑制病毒复制、抗寄生虫、抑制多种细胞增殖、刺激免疫细胞的杀伤活性。

γ型IFN是由激活的T细胞和NK细胞产生，具有较强抗病毒和免疫调节功能。大量研究表明，干扰素γ除了具有广谱抗病毒功能外，对免疫系统也起着关键的调节作用，所以IFN-γ又称为免疫调节干扰素。虽然各种类型的干扰素均能够介导细胞对病毒感染的反应，但干扰素γ的免疫调节活性在协调免疫反应和确定机体长期的抗病毒状态中发挥更为重要的作用，因此干扰素γ具有极为重要的临床应用价值。

天然干扰素及人工重组干扰素目前普遍存在半衰期短的局限，半衰期一般为2-4个小时。半衰期短给治疗带来了极大的不便，治疗次数的增加，相应的时间成本及经济成本随之增加，而机体的耐受极限也有可能被突破导致不良反应的产生。半衰期短的主要原因有两个：干扰素的分子量过小在体内代谢过快，干扰素尤其是重组干扰素亲和力较差被免疫系统清除。

而市面上常见的长效干扰素以聚乙二醇融合干扰素为代表，仅在分子量的层面上部分解决了干扰素分子量小而导致半衰期短的问题，同时聚乙二醇融合干扰素成本非常高，不利于在家禽临床上应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法，所述重组鸡长效干扰素可显著提高鸡干扰素的半衰期，较普通鸡干扰素的半衰期提高13倍以上，并具有广谱抗病毒作用并能提高鸡自身的免疫应答。

本发明采取的技术方案为：

一种由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，所述融合蛋白的氨基酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示。

本发明还提供了编码上述融合蛋白的基因，所述基因的核苷酸序列表如SEQUENCELISTING 400〈2〉所示，记为基因组1；或如SEQUENCE LISTING 400〈3〉所示，记为基因组2。

所述基因组1和所述基因组2均可编码所述融合蛋白。基因组2是对基因组1的核苷酸序列进行优化之后的结果，通常密码子适应指数CAI＝1.0时被认为该基因在该表达系统中为最优的高效表达状态，CAI值越低表明在宿主中表达水平越低。基因中GC含量最理想分布范围为30～70％，在任何区域内超过该范围均会影响翻译和转录效率。利用软件检测发现鸡IFN-γ和IFN-α原始基因的密码子在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)分别为0.25、0.31，GC百分比为42.9％、61.7％；而通过对鸡IFN-γ和IFN-α基因优化后得到重组基因在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)为1.0、1.0，GC百分比47.6％、58.5％。通过基因优化显著降低了低密码子的使用率，避免了稀有密码子对蛋白表达的影响，改善了基因的GC含量，提高了转录翻译效率。

本发明还提拱了含有基因组1或基因组2的表达载体。

进一步地，所述表达载体为含有基因组1或基因组2的pET-32a大肠杆菌表达载体。

本发明还提供了含有基因组1或基因组2的基因工程菌。

进一步地，所述基因工程菌为pET-32a/rIFNγ-IFNα。

含有基因组1或基因组2的宿主细胞也属于本发明的保护范围，进一步地，所述宿主细胞为大肠杆菌宿主细胞，更进一步地，所述大肠杆菌宿主细胞为BL21(DE3)感受态细胞或带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。

本发明还提供了一种重组鸡长效干扰素α，所述重组鸡长效干扰素α由所述的融合蛋白与冻干保护剂混配之后，经冷冻干燥而成。

所述冻干保护剂为甘油、甘露醇和蔗糖，用10mmol/L PBS为缓冲液，三者的终浓度为甘油100mL/L、甘露醇0.12g/mL和蔗糖0.025g/mL。

本发明还公开了所述融合蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将含有基因组1或基因组2的表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，获得基因工程菌，基因工程菌经IPTG诱导表达后得到所述融合蛋白的粗品，经纯化后即可得到融合蛋白。

所述表达载体为含有基因组1或基因组2的pET-32a大肠杆菌表达载体；

所述基因工程菌为pET-32a/rIFNγ-IFNα，其制备方法为：

(1)设计引物，通过反转录得到或者人工合成连接有柔性linker序列的鸡干扰素γ和鸡干扰素α的目的基因；通过柔性linker将鸡干扰素γ和鸡干扰素α的目的基因连接起来，目的基因的核苷酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示或如SEQUENCE LISTING400〈3〉所示；

(2)将连接后的目的基因连接到pET-32a质粒上获得表达载体；

(3)将表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，即可得到基因工程菌pET-32a/rIFNγ-IFNα。

所述大肠杆菌宿主细胞为BL21(DE3)感受态细胞或带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。

所述带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞购自上海近岸科技有限公司/欣百诺生物，货号为V205。

所述基因组1的获取方法为：

a.引物设计

鸡干扰素γ(IFN-γ)的引物序列为：

上游IFN-γ-F1：CCGGAATTCATGACTTGCCAGACTT，带有EcoRI酶切位点；

下游IFN-γ-R1：

ACCACCACCAGAACCACCACCACCGCAATTGCATCTCCTC，带有柔性linker；

鸡干扰素α(IFN-α)的引物序列为：

上游IFN-α-F1：

GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTATGGCTGTGCCTGC，带有柔性linker；

下游IFN-α-R1：GCGTCGACAGTGCGCGTGTTG，带有SalI酶切位点；

b.从鸡肝脏中提取RNA，通过反转录获得IFN-γ和IFN-α的目的基因，两者的基因序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈4〉和SEQUENCE LISTING 400〈5〉所示；

分别以IFN-γ和IFN-α的目的基因为模板，并分别利用IFN-γ和IFN-α的上下游引物进行PCR扩增，分别得到连接有柔性linker的鸡干扰素γ目的基因与鸡干扰素α目的基因。

PCR反应体系及条件为：在25μL的总反应体系中，模板RNA 1.5μL，上下游引物各0.5μL，反转录酶2.5μL，dNTP Mix为10μL，加RNase Free水至25μL；所述RT-PCR反应的反应条件为：50℃反转录30min，95℃预变性4min，进入循环；95℃变性45s，58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，循环35次，最后72℃延伸10min。

c.利用柔性linker将IFN-γ基因与IFN-α基因连接起来连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，连接有柔性linker的IFN-γ模板DNA1μL，连接有柔性linker的IFN-α模板DNAI 1μL，IFN-γ上游引物0.5μL，IFN-α下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix为9μL，加RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

基因组2是对基因组1进行优化之后，人工合成的基因，所述基因组2的获取方法为：

a.引物设计

鸡干扰素γ(IFN-γ)的引物序列为：

上游IFN-γ-F2：CGGGATCCATGACCTGCCAGAC，带有BamHI酶切位点；

下游IFN-γ-R2：

ACCACCACCAGAACCACCACCACCGCAGTTGCAACGAC，带有柔性linker；

鸡干扰素α(IFN-α)的引物序列为：

上游IFN-α-F2：

GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTATGGCTGTGCCTGC，带有柔性linker；

下游IFN-α-R2：CCCTCGAGGGTACGGGTGTTACC，带有XhoI酶切位点；

b.所述IFN-γ和IFN-α的目的基因，两者的基因序列分别如SEQUENCE LISTING400〈6〉和SEQUENCE LISTING 400〈7〉所示；

分别以IFN-γ和IFN-α的目的基因为模板，并分别利用IFN-γ和IFN-α的上下游引物进行PCR扩增，分别得到连接有柔性linker的优化后的鸡干扰素γ目的基因与鸡干扰素α目的基因。

PCR反应体系及条件为：在25μL的总反应体系中，基因组DNA 1.0μL，上下游引物各0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix为10μL，加RNase Free水至25μL；所述RT-PCR反应的反应条件为：95℃预变性4min，进入循环；95℃变性45s，60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，循环35次，最后72℃延伸10min。

c.利用柔性linker将IFN-γ基因与IFN-α基因连接起来

连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，连接有柔性linker的IFN-γ模板DNA 1μL，连接有柔性linker的IFN-α模板DNA 1μL，IFN-γ上游引物0.5μL，IFN-α下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix为9μL，加RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

本发明还提供了所述重组鸡长效干扰素α的应用，其半衰期长达52小时以上，具有广谱抗病毒作用并能提高鸡自身的免疫应答。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.通过柔性linker将鸡干扰素γ和鸡干扰素α基因实现融合，提高了干扰素半衰期，与普通干扰素相比，提高了13倍以上；

2.通过对鸡干扰素γ和鸡干扰素α基因进行优化，提高了鸡干扰素γ和鸡干扰素α融合蛋白的表达量；

3.以重组大肠杆菌BL21/pET-32a-rIFNγ-IFNα作为表达菌株，通过引入分子伴侣pGro7质粒，在蛋白表达时不产生包涵体，形成可溶性蛋白，避免了包涵体变性和复性的过程，大大缩短了融合蛋白表达的时间；

4.本发明公开的由鸡干扰素γ和鸡干扰素α组成的融合蛋白不仅具有干扰素α的广谱抗病毒作用，同时显著提高了鸡自身的免疫应答。

附图说明

图1为实施例1中的鸡干扰素γ基因与鸡干扰素α基因RT-PCR扩增的结果；泳道M：DNA Marker DL2000；泳道1：鸡干扰素γ基因RT-PCR扩增产物；泳道2：鸡干扰素α基因RT-PCR扩增产物；

图2为实施例1中的鸡IFN-γ和鸡IFN-α的目的基因连接之后的PCR扩增的结果；泳道M：DNA Marker DL2000；泳道1：鸡干扰素γ基因与鸡干扰素α基因连接扩增产物；

图3为实施例1中的阳性克隆质粒的PCR扩增及双酶切鉴定结果；泳道M：DNAMarker DL10000；泳道1：重组质粒双酶切结果；泳道2：质粒PCR结果；

图4为实施例1中的重组蛋白的SDS-PAGE电泳检查结果；泳道M：蛋白Marker；泳道1：空菌对照；泳道2：重组菌诱导后的菌体破碎后上清；泳道3：重组菌诱导后的菌体破碎后沉淀；

图5为实施例1得到的融合蛋白的Western Blot鉴定结果；泳道M：蛋白Marker；泳道1：重组菌诱导破碎后沉淀；泳道2：为重组菌诱导破碎后上清；

图6为实施例5中由实施例1中的融合蛋白制得的重组鸡长效干扰素α对VSV致细胞病变的抑制作用；1为VSV病毒对照孔；2为HEp-2细胞对照孔；A3-12为梯度稀释(从右向左)的人干扰素标准品处理孔；B3-12为梯度稀释(从右向左)的重组鸡长效干扰素α处理孔；

图7为实施例8中由实施例1中的融合蛋白制得的重组鸡长效干扰素α肌肉注射血药浓度-时间变化曲线。

具体实施方式

实施例1

一种由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其制备方法如下：

1.鸡干扰素γ(IFN-γ)与鸡干扰素α(IFN-α)目的基因的获取与扩增引物设计：

根据Genebank中已报道的目的基因序列设计合成引物见表1，在鸡干扰素γ的上游引物和下游引物中分别引入EcoRI酶切位点和Linker序列，在鸡干扰素α的上游引物和下游引物中分别引入Linker序列和SalI酶切位点。

表1PCR扩增引物

RT-PCR获取目的基因：

从鸡肝脏组织中提取RNA，通过反转录获得IFN-γ和IFN-α的目的基因，两者的基因序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈4〉和SEQUENCE LISTING 400〈5〉所示；

RT-PCR反应体系(25μL)见表2

表2RT-PCR反应体系

RNase Free水	10μL
		dNTP Mix	10μL
反转录酶	2.5μL
		上、下游引物	各0.5μL
基因组RNA	1.5μL

反应参数为：50℃反转录30min，95℃预变性4min，进入循环：95℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

RT-PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在520bp和610bp左右出现特异条带，其结果如图1所示，说明得到了分别连接有柔性linker的鸡干扰素γ目的基因与鸡干扰素α目的基因。

2.目的基因的连接

将目的基因均稀释到10ug/mL，利用重叠PCR连接连段目的基因，25μL反应体系如表3所示：

表3PCR反应体系

反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在1100bp左右出现特异条带，其结果如图2所示，得到的目的基因的核苷酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示。

3.表达载体构建

选择连接后的目的基因经测序后无误的PCR胶回收产物与pET-32a质粒均使用EcoRI和SalI限制性内切酶进行双酶切和回收，按表4中的20μL体系做双酶切：

表4双酶切体系

通用buffer	2μL
		限制性内切酶(一对)	1μL+1μL
载体或回收片段	2uL
		RNase Free水	14μL

将连接后的目的基因与pET-32a质粒的酶切回收产物按表5中的体系进行连接，4℃过夜连接：

表5

目的片段DNA	10μL
		表达载体	3μL
buffer	2μL
		连接酶	1μL
RNase Free水	4μL

转化连接产物至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，将感受态涂布于含氨苄青霉素的LB培养基平板培养过夜；取LB平板上生长的菌落经PCR鉴定目的基因，阳性克隆菌质粒经EcoRI和SalI双酶切鉴定，鉴定为阳性者表示表达载体构建成功，得到基因工程菌pET-32a/rIFNγ-IFNα；PCR扩增和双酶切产物经琼脂糖凝胶电泳在1100bp左右处出现单一条带，其结果如图3所示。

4.重组蛋白的表达

挑取工程菌pET-32a/rIFNγ-IFNα于含氨苄青霉素100μg/ml的LB培养基中37℃摇菌1h复苏工程菌活性，在LB培养基(含氨苄青霉素100μg/ml)中放大培养4h后，测OD值达到1.0时即可；加入IPTG，32℃诱导表达(终浓度100μg/ml)5h；收集细菌，经SDS-PAGE电泳检测，重组菌诱导5h后的菌体破碎后上清和沉淀在58.6KD左右处可见优势表达条带，其结果如图4所示，从图中可以看出，重组菌诱导5h后的菌体破碎后上清和沉淀在58.6KD左右处可见优势表达条带，说明在沉淀和上清中均成功表达了融合蛋白。

加入质量体积比1:1的PBS重悬沉淀；-20℃于室温反复冻融沉淀3次；4℃超声裂解细菌沉淀，工作10s，间隔3S，超声6min，整个过程重复3～4次；4℃，12000r/min离心15min，分别取上清、沉淀，得到粗制融合蛋白。

5.融合蛋白纯化

5.1His亲和层析

粗制的重组鸡干扰素α用0.22μm孔径的滤膜过滤后，上样通过连接在AKTAexplorer 100蛋白纯化系统上，用Binding Buffer Ⅰ(PBS)平衡好的His亲和层析柱，用PBS缓冲液洗去未结合的蛋白，直到A280nm稳定，再用Elution buffer Ⅰ(50mM三羟甲基氨基甲烷，20～500mM咪唑，PH8.0)洗脱，收集rIFNγ-IFNα蛋白峰。

5.2DEAE阴离子交换层析

将经过His亲和层析纯化后收集的蛋白置换到Binding Buffer Ⅱ(50mM三羟甲基氨基甲烷，PH6.5)中后，上样通过用Binding Buffer Ⅱ平衡好的DEAE阴离子交换层析柱，再用Binding Buffer Ⅱ过柱至A280nm值稳定后，用Elution Buffer Ⅱ(50mM三羟甲基氨基甲烷，1M NaCl，PH6.5)线性梯度洗脱，收集rIFNγ-IFNα蛋白峰。

5.3分子筛层析

将离子交换层析收集到的样品浓缩后上样通过用Binding Buffer Ⅲ(50mMNa2HPO4，0.15M NaCl，PH7.4)平衡好Superdex 200分子筛层析柱，用Binding BufferⅢ洗脱，收集rIFNγ-IFNα蛋白峰

5.4样品鉴定：测定rIFNγ-IFNα效价及比活性，比活性≥1.0×10⁷IU/mg蛋白为合格；无菌分装，-80℃保存。即可得到由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其氨基酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示。

实施例2

一种由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其他同实施例1，只是将其中的大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞替换为了带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。其融合蛋白的SDS-PAGE电泳结果同实施例1对照，上清液中58.6KD左右处优势表达条带较粗，说明引入分子伴侣pGro7后，目的蛋白在上清液中的表达更好，得到的融合蛋白量更高。大肠杆菌表达的蛋白大部分存在于包涵体中；通过在表达菌株中引入分子伴侣，协同表达蛋白正确折叠，达到蛋白可溶性表达。

所述带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞购自上海近岸科技有限公司/欣百诺生物，货号V205。

实施例3

1.鸡干扰素γ(IFN-γ)与鸡干扰素α(IFN-α)目的基因的获取与扩增

对实施例1中的IFN-γ和IFN-α进行优化，人工合成IFN-γ和IFN-α目的基因，优化后，两者的核苷酸序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈6〉和SEQUENCE LISTING 400〈7〉所示。

1.1密码子优化

遗传密码子有64种，但是绝大多数生物倾向于利用这些密码子中的一部分。那些被最频繁利用的称为最佳密码子(optimal codons)，那些不被经常利用的称为稀有或利用率低的密码子(rare or low-usage codons)。实际上，常用做蛋白表达或生产的每种生物(包括大肠杆菌，酵母，哺乳动物细胞，植物细胞和昆虫细胞)都表现出某种程度的密码子利用的差异或偏爱。大肠杆菌、酵母和果蝇中对含最佳密码子的基因的表达效率明显高于含低利用率的密码子的基因的表达效率。因此，在异源表达系统中，密码子的偏爱性很大程度上影响了重组蛋白的表达。利用偏爱密码子(preferred codons)并避免利用稀有的密码子进行基因合成，这种基因的重新设计叫密码子优化。因此，本实施例中对鸡的IFN-γ和IFN-α基因密码子进行优化。

1.2密码子优化后结果分析

通常密码子适应指数(CAI)＝1.0时被认为该基因在该表达系统中的最优的高效表达状态，CAI值越低表明在宿主中表达水平越低。基因中GC含量最理想分布范围为30～70％，在任何区域内超过该范围均会影响翻译和转录效率。利用软件检测发现鸡IFN-γ和IFN-α原始基因的密码子在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)分别为0.25、0.31，GC百分比为42.9％、61.7％；而通过对鸡IFN-γ和IFN-α基因优化后得到重组基因在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)为1.0、1.0，GC百分比47.6％、58.5％。通过基因优化显著降低了低密码子的使用率，避免了稀有密码子对蛋白表达的影响，改善了基因的GC含量，提高了转录翻译效率。

1.3引物设计：

表6PCR扩增引物

将优化后的IFN-γ和IFN-α的基因组DNA分别稀释至0.05mg/mL。利用PCR扩增获得目的基因，25μL反应体系如表7所示：

表7PCR反应体系

RNase Free水	10.5μL
		dNTP Mix	10.0μL
Taq DNA聚合酶	2.5μL
		上、下游引物	各0.5μL
基因组DNA	1.0μL

反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：95℃变性45s；60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在520bp和610bp左右出现特异条带，说明制备得到了分别连接有柔性linker的优化后的IFN-γ和IFN-α的目的基因。

2.目的基因的连接

将目的基因均稀释到10ug/mL，利用重叠PCR连接连段目的基因，25μL反应体系如表8所示：

表8PCR反应体系

反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。

PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在1100bp左右出现特异条带，说明成功得到了IFN-γ和IFN-α连接后的目的基因。得到的目的基因的核苷酸序列如SEQUENCE LISTING400〈3〉所示。

3.表达载体构建

选择连接后的目的基因经测序后无误的PCR的胶回收产物与pET-32a质粒均使用BamHI、XhoI限制性内切酶进行双酶切和回收，按表9中的20μL体系做双酶切：

表9双酶切体系

将连接后的目的基因与pET-32a质粒的酶切回收产物按表10中的体系进行连接，4℃过夜连接：

表10

转化连接产物至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，将感受态涂布于含氨苄青霉素的LB培养基平板培养过夜；取LB平板上生长的菌落经PCR鉴定目的基因，阳性克隆菌质粒经BamHI、XhoI双酶切鉴定，鉴定为阳性者表示表达载体构建成功，得到pET-32a/rIFNγ-IFNα工程菌，PCR扩增和双酶切产物经琼脂糖凝胶电泳在1100bp左右处出现单一条带，说明含有IFN-γ和IFN-α连接后的目的基因的表达载体构建成功。

4.重组蛋白的表达

挑取工程菌于含氨苄青霉素100μg/ml的LB培养基中37℃摇菌1h复苏工程菌活性，在LB培养基(含氨苄青霉素100μg/ml)中放大培养4h后，测OD值达到1.0时即可；加入IPTG，32℃诱导表达(终浓度100μg/ml)5h；收集细菌，经SDS-PAGE电泳检测，重组菌诱导5h后的菌体破碎后上清和沉淀在58.6KD左右处可见优势表达条带，说明在上清和沉淀中均得到了重组蛋白。

5.融合蛋白纯化

5.1His亲和层析

粗制融合蛋白用0.22μm孔径的滤膜过滤后，上样通过连接在AKTA explorer 100蛋白纯化系统上，用Binding Buffer Ⅰ(PBS)平衡好的His亲和层析柱，用PBS缓冲液洗去未结合的蛋白，直到A280nm稳定，再用Elution buffer Ⅰ(50mM三羟甲基氨基甲烷，20～500mM咪唑，PH8.0)洗脱，收集rIFNγ-IFNα蛋白峰。

5.2DEAE阴离子交换层析

5.3分子筛层析

将离子交换层析收集到的样品浓缩后上样通过用Binding Buffer Ⅲ(50mMNa2HPO4，0.15M NaCl，PH7.4)平衡好Superdex 200分子筛层析柱，用Binding BufferⅢ洗脱，收集rIFNγ-IFNα蛋白峰。

5.4样品鉴定

测定rIFNγ-IFNα效价及比活性，比活性≥1×10⁷IU/mg蛋白为合格；无菌分装，-80℃保存。即可得到由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其氨基酸序列如SEQUENCELISTING 400〈1〉所示。

实施例4

一种由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其他同实施例3，只是将其中的大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞替换为了带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。其融合蛋白的SDS-PAGE电泳结果同实施例3对照，上清液中58.6KD左右处优势表达条带较粗，说明引入分子伴侣pGro7后，目的蛋白在上清液中的表达更好，得到的融合蛋白量更高。大肠杆菌表达的蛋白大部分存在于包涵体中；通过在表达菌株中引入分子伴侣，协同表达蛋白正确折叠，达到蛋白可溶性表达。

实施例5

一种重组鸡长效干扰素α，由实施例1、2、3、4中的融合蛋白分别与冻干保护剂混配之后，经冷冻干燥而成。所述冻干保护剂为甘油、甘露醇和蔗糖，用10mmol/L PBS为缓冲液，三者的终浓度为甘油100mL/L、甘露醇0.12g/mL和蔗糖0.025g/mL。

实施例6

实施例1～4得到由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白的鉴定

6.1蛋白含量的定量检测

用Lowry法，以中国食品药品生物制品检定院的标准蛋白作标准测定，测定实施例1～4得到的融合蛋白浓度分别为1.2mg/ml、1.1mg/ml、1.1mg/ml、1.3mg/ml。

6.2SDS-PAGE电泳检测

与空菌相比，融合蛋白在58.6KD左右有一条浓染的新增蛋白条带，如图4所示。

6.3Western Blot结果

分别检测实施例1～4中融合蛋白，以abcam公司鼠抗鸡α干扰素(1:5000稀释)为一抗，以山羊抗小鼠IgG-HRP为二抗(1:10000稀释)。重组鸡长效干扰素α样品能与抗鸡干扰素α单克隆抗体发生特异性反应，58.6KD左右处出现特异性条带，如图5所示。

实施例7

实施例5中的四份重组鸡长效干扰素α冻干剂的效价检测

按照微量细胞病变抑制法，用培养基将Hep-2细胞配成5×10⁵细胞/ml细胞悬浮液，每孔接种0.1ml移入96孔细胞培养板。37℃、5％CO₂培养24h，加入不同剂量的重组鸡长效干扰素α，24h后吸弃，再分别接种100TCID50VSV病毒。

试验结果

结果表明获得的重组鸡长效干扰素α对VSV引起HEp-2细胞的病变具有明显的抑制作用。未经处理的细胞接种病毒后均出现细胞变圆、脱落、崩解等病变。而获得的重组鸡长效干扰素α处理后的细胞接种病毒后，在倒置显微镜下连续观察，细胞形态正常，未出现任何病变，测得效价≥1.0×10⁷IU/ml，如图6所示。

实施例8

重组鸡长效干扰素α在鸡体内的半衰期的测定

实施例5中的分别由实施例1～4的融合蛋白得到的四份重组鸡长效干扰素α冻干剂(分别记为A、B、C、D)在鸡体内的半衰期的测定

细胞病变抑制法测定rIFNγ-IFNα的血药浓度与时间关系

取六只体重大致相同的肉鸡(雌雄各半)，颈部皮下注射2mg/ml重组鸡长效干扰素α冻干剂2ml，分别在1h、2h、4h、8h、16h、24h、48h、72h、96h静脉采血，血样4℃凝固，3500rpm低温离心10min分离血清，各时点每只鸡血样于-20℃保存待测。采用细胞病变抑制法测定血清样品中rIFNγ-IFNα的浓度，用DAS药动学软件进行曲线拟合并计算参数。A的拟合曲线如图7所示；参数计算结果见表11。

表11重组鸡长效干扰素α肌肉注射后血清中主要动力学参数

结果表明重组鸡长效干扰素α有较长的半衰期。经测定半衰期能达到52h左右，较普通干扰素提高13倍。

实施例9

实施例5中的四份重组鸡长效干扰素α冻干剂对鸡细胞免疫应答影响的测定

取六只体重大致相同的仔鸡分为两组，记为实验组和对照组；实验组颈部皮下注射2mg/ml重组鸡长效干扰素α冻干剂2ml，对照组颈部皮下注射2mL的PBS，取注射4周后鸡外周血，之后每周取一次血，使用淋巴细胞分离液分离淋巴细胞，淋巴细胞经过无血清RPMI1640培养基洗2次后，用完全培养基重悬、调整细胞浓度为2×10⁶个/ml，24孔细胞培养板每孔加入1ml淋巴细胞，37℃，5％CO₂培养72h，收集淋巴细胞培养时上清。ELISA检测培养上清中IL-2、IL-4含量，按试剂盒说明书进行，检测结果如表12所示：

表12ELISA检测各组鸡细胞免疫应答水平

结果表明注射重组鸡长效干扰素α后，能够显著提高鸡外周血中细胞因子IL-2、IL-4的含量，增强了细胞免疫应答水平，显著提高免疫力水平。

上述参照实施例对重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

SEQUENCE LISTING

<110> 芜湖英特菲尔生物制品产业研究院有限公司

<120> 一种重组鸡长效干扰素α及制备此长效干扰素的融合蛋白及其制备方法

<130> 1

<160> 7

<170> PatentIn version 3.3

<210> 1

<211> 367

<212> PRT

<213> 重组鸡长效干扰素α融合蛋白

<400> 1

Met Thr Cys Gln Thr Tyr Asn Leu Phe Val Leu Ser Val Ile Met Ile

1 5 10 15

Tyr Tyr Gly His Thr Ala Ser Ser Leu Ile Leu Val Gln Leu Gln Asp

20 25 30

Asp Ile Ala Lys Leu Lys Ala Asp Phe Asn Ser Ser His Ser Asp Val

35 40 45

Ala Asp Gly Gly Pro Ile Ile Ala Glu Lys Leu Lys Asn Trp Thr Glu

50 55 60

Arg Asn Gln Lys Arg Ile Ile Leu Ser Gln Ile Val Ser Met Tyr Leu

65 70 75 80

Glu Met Leu Ala Asn Thr Asp Lys Thr Lys Pro His Thr Lys His Ile

85 90 95

Ser Glu Glu Leu Tyr Thr Leu Lys Asn Asn Leu Pro Asp Gly Val Lys

100 105 110

Lys Val Lys Asp Ile Met Asp Leu Ala Lys Leu Pro Met Asn Asp Leu

115 120 125

Arg Val Gln Leu Lys Ala Ala Asn Glu Leu Phe Ser Ile Leu Gln Lys

130 135 140

Leu Val Asn Pro Pro Ser Phe Lys Arg Asn Met Ser Gln Ser Gln Arg

145 150 155 160

Arg Cys Asn Cys Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Met Ala

165 170 175

Val Pro Ala Ser Pro Gln His Pro Arg Gly Tyr Gly Ile Leu Leu Leu

180 185 190

Thr Leu Leu Leu Lys Ala Leu Ala Thr Thr Ala Ser Ala Cys Asn His

195 200 205

Leu Arg Pro Gln Asp Ala Thr Phe Ser His Asp Ser Leu Gln Leu Leu

210 215 220

Arg Asp Met Ala Pro Thr Leu Pro Gln Leu Cys Pro Gln His Asn Ala

225 230 235 240

Ser Cys Ser Phe Asn Asp Thr Ile Leu Asp Thr Ser Asn Thr Arg Gln

245 250 255

Ala Asp Lys Thr Thr His Asp Ile Leu Gln His Leu Phe Lys Ile Leu

260 265 270

Ser Ser Pro Ser Thr Pro Ala His Trp Asn Asp Ser Gln Arg Gln Ser

275 280 285

Leu Leu Asn Arg Ile His Arg Tyr Thr Gln His Leu Glu Gln Cys Leu

290 295 300

Asp Ser Ser Asp Thr Arg Ser Arg Thr Arg Trp Pro Arg Asn Leu His

305 310 315 320

Leu Thr Ile Lys Lys His Phe Ser Cys Leu His Thr Phe Leu Gln Asp

325 330 335

Asn Asp Tyr Ser Ala Cys Ala Trp Glu His Val Arg Leu Gln Ala Arg

340 345 350

Ala Trp Phe Leu His Ile His Asn Leu Thr Gly Asn Thr Arg Thr

355 360 365

<210> 2

<211> 1101

<212> DNA

<213> 重组鸡长效干扰素α基因组1

<400> 2

atgacttgcc agacttacaa cttgtttgtt ctgtccgtca tcatgattta ttatggacat 60

actgcaagta gtctaattct tgttcaactt caagatgata tagccaaact gaaagctgac 120

tttaactcaa gtcattcaga tgtagctgac ggtggaccta ttattgcaga gaaactgaag 180

aactggacag agagaaatca gaaaaggatc atactgagcc agattgtttc gatgtacttg 240

gaaatgcttg caaacactga caagacaaag ccgcacacca aacacatatc tgaggagctc 300

tatactctga aaaacaacct tcctgatggc gtgaagaagg tgaaagatat catggacctg 360

gccaagctcc cgatgaacga cttgagagtc cagctcaaag ccgcgaatga actcttcagc 420

atcttacaga agctggtgaa tcctccgagt ttcaaaagga acatgagcca gtctcagagg 480

agatgcaatt gcggtggtgg tggttctggt ggtggtggtt ctatggctgt gcctgcaagc 540

ccacagcacc cacgggggta cggcatcctg ctgctcacgc tccttctgaa agctctcgcc 600

accaccgcct ccgcctgcaa ccaccttcgc ccccaggatg ccaccttctc tcacgacagc 660

ctccagctcc tccgggacat ggctcccaca ctaccccagc tgtgcccaca gcacaacgcg 720

tcttgctcct tcaacgacac catcctggac accagcaaca cccggcaagc cgacaaaacc 780

acccacgaca tccttcagca cctcttcaaa atcctcagca gccccagcac tccagcccac 840

tggaacgaca gccaacgcca aagcctcctc aaccggatcc accgctacac ccagcacctc 900

gagcaatgct tggacagcag cgacacgcgc tcccggacgc gatggcctcg caaccttcac 960

ctcaccatca aaaaacactt cagctgcctc cacaccttcc tccaagacaa cgattacagc 1020

gcctgcgcct gggaacacgt ccgcctgcaa gctcgtgcct ggttcctgca catccacaac 1080

ctcacaggca acacgcgcac t 1101

<210> 3

<211> 1101

<212> DNA

<213> 重组鸡长效干扰素α基因组2

<400> 3

atgacctgcc agacctacaa cctgttcgtt ctgtctgtta tcatgatcta ctacggtcac 60

accgcttctt ctctgatcct ggttcagctg caggacgaca tcgctaaact gaaagctgac 120

ttcaactctt ctcactctga cgttgctgac ggtggtccga tcatcgctga aaaactgaaa 180

aactggaccg aacgtaacca gaaacgtatc atcctgtctc agatcgtttc tatgtacctg 240

gaaatgctgg ctaacaccga caaaaccaaa ccgcacacca aacacatctc tgaagaactg 300

tacaccctga aaaacaacct gccggacggt gttaaaaaag ttaaagacat catggacctg 360

gctaaactgc cgatgaacga cctgcgtgtt cagctgaaag ctgctaacga actgttctct 420

atcctgcaga aactggttaa cccgccgtct ttcaaacgta acatgtctca gtctcagcgt 480

cgttgcaact gcggtggtgg tggttctggt ggtggtggtt ctatggctgt tccggcttct 540

ccgcagcacc cgcgtggtta cggtatcctg ctgctgaccc tgctgctgaa agctctggct 600

accaccgctt ctgcttgcaa ccacctgcgt ccgcaggacg ctaccttctc tcacgactct 660

ctgcagctgc tgcgtgacat ggctccgacc ctgccgcagc tgtgcccgca gcacaacgct 720

tcttgctctt tcaacgacac catcctggac acctctaaca cccgtcaggc tgacaaaacc 780

acccacgaca tcctgcagca cctgttcaaa atcctgtctt ctccgtctac cccggctcac 840

tggaacgact ctcagcgtca gtctctgctg aaccgtatcc accgttacac ccagcacctg 900

gaacagtgcc tggactcttc tgacacccgt tctcgtaccc gttggccgcg taacctgcac 960

ctgaccatca aaaaacactt ctcttgcctg cacaccttcc tgcaggacaa cgactactct 1020

gcttgcgctt gggaacacgt tcgtctgcag gctcgtgctt ggttcctgca catccacaac 1080

ctgaccggta acacccgtac c 1101

<210> 4

<211> 492

<212> DNA

<213> 鸡干扰素γ

<400> 4

atgacttgcc agacttacaa cttgtttgtt ctgtccgtca tcatgattta ttatggacat 60

actgcaagta gtctaattct tgttcaactt caagatgata tagccaaact gaaagctgac 120

tttaactcaa gtcattcaga tgtagctgac ggtggaccta ttattgcaga gaaactgaag 180

aactggacag agagaaatca gaaaaggatc atactgagcc agattgtttc gatgtacttg 240

gaaatgcttg caaacactga caagacaaag ccgcacacca aacacatatc tgaggagctc 300

tatactctga aaaacaacct tcctgatggc gtgaagaagg tgaaagatat catggacctg 360

gccaagctcc cgatgaacga cttgagagtc cagctcaaag ccgcgaatga actcttcagc 420

atcttacaga agctggtgaa tcctccgagt ttcaaaagga acatgagcca gtctcagagg 480

agatgcaatt gc 492

<210> 5

<211> 579

<212> DNA

<213> 鸡干扰素α

<400> 5

atggctgtgc ctgcaagccc acagcaccca cgggggtacg gcatcctgct gctcacgctc 60

cttctgaaag ctctcgccac caccgcctcc gcctgcaacc accttcgccc ccaggatgcc 120

accttctctc acgacagcct ccagctcctc cgggacatgg ctcccacact accccagctg 180

tgcccacagc acaacgcgtc ttgctccttc aacgacacca tcctggacac cagcaacacc 240

cggcaagccg acaaaaccac ccacgacatc cttcagcacc tcttcaaaat cctcagcagc 300

cccagcactc cagcccactg gaacgacagc caacgccaaa gcctcctcaa ccggatccac 360

cgctacaccc agcacctcga gcaatgcttg gacagcagcg acacgcgctc ccggacgcga 420

tggcctcgca accttcacct caccatcaaa aaacacttca gctgcctcca caccttcctc 480

caagacaacg attacagcgc ctgcgcctgg gaacacgtcc gcctgcaagc tcgtgcctgg 540

ttcctgcaca tccacaacct cacaggcaac acgcgcact 579

<210> 6

<211> 492

<212> DNA

<213> 鸡干扰素γ

<400> 6

atgacctgcc agacctacaa cctgttcgtt ctgtctgtta tcatgatcta ctacggtcac 60

accgcttctt ctctgatcct ggttcagctg caggacgaca tcgctaaact gaaagctgac 120

ttcaactctt ctcactctga cgttgctgac ggtggtccga tcatcgctga aaaactgaaa 180

aactggaccg aacgtaacca gaaacgtatc atcctgtctc agatcgtttc tatgtacctg 240

gaaatgctgg ctaacaccga caaaaccaaa ccgcacacca aacacatctc tgaagaactg 300

tacaccctga aaaacaacct gccggacggt gttaaaaaag ttaaagacat catggacctg 360

gctaaactgc cgatgaacga cctgcgtgtt cagctgaaag ctgctaacga actgttctct 420

atcctgcaga aactggttaa cccgccgtct ttcaaacgta acatgtctca gtctcagcgt 480

cgttgcaact gc 492

<210> 7

<211> 579

<212> DNA

<213> 鸡干扰素α

<400> 7

atggctgttc cggcttctcc gcagcacccg cgtggttacg gtatcctgct gctgaccctg 60

ctgctgaaag ctctggctac caccgcttct gcttgcaacc acctgcgtcc gcaggacgct 120

accttctctc acgactctct gcagctgctg cgtgacatgg ctccgaccct gccgcagctg 180

tgcccgcagc acaacgcttc ttgctctttc aacgacacca tcctggacac ctctaacacc 240

cgtcaggctg acaaaaccac ccacgacatc ctgcagcacc tgttcaaaat cctgtcttct 300

ccgtctaccc cggctcactg gaacgactct cagcgtcagt ctctgctgaa ccgtatccac 360

cgttacaccc agcacctgga acagtgcctg gactcttctg acacccgttc tcgtacccgt 420

tggccgcgta acctgcacct gaccatcaaa aaacacttct cttgcctgca caccttcctg 480

caggacaacg actactctgc ttgcgcttgg gaacacgttc gtctgcaggc tcgtgcttgg 540

ttcctgcaca tccacaacct gaccggtaac acccgtacc 579

Claims

1.一种由鸡干扰素γ与鸡干扰素α组成的融合蛋白，其特征在于：所述融合蛋白的氨基酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示。

2.一种编码如权利要求1所述的融合蛋白的基因，其特征在于，所述基因的核苷酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示，记为基因组1；或如SEQUENCE LISTING 400〈3〉所示，记为基因组2。

3.含有如权利要求2所述基因的表达载体。

4.含有如权利要求2所述基因的基因工程菌。

5.一种重组鸡长效干扰素α，其特征在于，所述重组鸡长效干扰素α由权利要求1所述的融合蛋白与冻干保护剂混配之后，经冷冻干燥而成。

6.根据权利要求1所述的融合蛋白的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将权利要求3所述的表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，获得基因工程菌，基因工程菌经IPTG诱导表达后得到所述融合蛋白的粗品，经纯化后即可得到融合蛋白。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述基因工程菌为pET-32a/rIFNγ-IFNα，其制备方法为：

(1)设计引物，通过反转录得到或者人工合成连接有柔性linker序列的鸡干扰素γ和鸡干扰素α的目的基因；通过柔性linker将鸡干扰素γ和鸡干扰素α的目的基因连接起来，目的基因的核苷酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示或如SEQUENCE LISTING 400〈3〉所示；

(2)将连接后的目的基因连接到pET-32a质粒上获得表达载体；

(3)将表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，即可得到基因工程菌pET-32a/r IFNγ-IFNα。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述大肠杆菌宿主细胞为BL21(DE3)感受态细胞或带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述纯化的方法为：融合蛋白的粗品先后经亲和层析、阴离子交换层析和分子筛层析纯化。

10.根据权利要求5所述的重组鸡长效干扰素α的应用，其特征在于，所述重组鸡长效干扰素α的半衰期长达52小时以上，具有广谱抗病毒作用并能提高鸡自身的免疫应答。