CN108285904A - 一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ - Google Patents

一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ在亚单位疫苗中的应用,利用原核表达方法制备得到该重组蛋白,具体包括:以迟缓爱德华菌ET‑CL基因组序列为模板,PCR扩增flgJ基因;构建pMD18‑T‑flgJ载体,对flgJ基因进行序列测定;构建重组表达载体pET‑32a‑flgJ;将重组表达载体转化DH5α感受态细胞,挑取单克隆进行PCR和双酶切验证,获得阳性克隆,提取质粒,测序;转化BL21工程菌,进行重组蛋白的原核表达;利用SDS‑PAGE分析重组蛋白表达情况;对重组蛋白进行Western blot验证。本发明通过原核表达系统对迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ进行表达纯化,通过动物实验证明该重组蛋白具有免疫保护力,表明该重组蛋白能够用于研制迟缓爱德华菌亚单位疫苗。

Description

一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域,具体地说,涉及一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ。
背景技术
迟缓爱德华菌(Edwardsiella tarda,E.tarda)在水产养殖中十分普遍,危害巨大。目前生产上针对迟缓爱德华菌感染主要通过抗生素和化学药物进行应对,但由此造成的水体污染和菌株耐药情况,不容乐观,特别是多重耐药菌株的不断出现给该病防控带来严峻挑战。此外,E.tarda人兽共患,且近年来人感染病例逐年增加,揭示其重要的公共卫生学意义。
目前国内已有针对迟缓爱德华菌病的灭活疫苗和弱毒疫苗获批生产,其中灭活疫苗免疫效果差强人意,弱毒疫苗设计专为大菱鲆使用,远远无法满足多元化水产养殖的需求。开发高效的、满足不同动物使用的迟缓爱德华菌疫苗仍在研究当中,基于保护性抗原筛选研究的亚单位疫苗和活载体疫苗研究是一个重要方向。研究发现,细菌鞭毛蛋白具有优良的免疫原性,同时能够促进吞噬细胞的吞噬作用起到免疫增强作用,具有一定的应用前景。
基于此,本发明通过原核表达系统对迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ进行表达纯化,通过动物实验证明该重组蛋白具有免疫保护力,为进一步研制迟缓爱德华菌亚单位疫苗奠定基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ,具体通过原核表达方法,获得迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的重组蛋白,从而进一步研制迟缓爱德华菌亚单位疫苗。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ在亚单位疫苗中的应用。
进一步,所述的具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的制备方法,具体步骤如下:
(1)以迟缓爱德华菌ET-CL基因组序列为模板,P1和P2为引物,PCR扩增flgJ基因;PCR扩增的反应体系为2×TaqPCR Mix 10μL,引物P1(20μM)和P2(20μM)各1μL,模板1μL,ddH2O 7μL,共20μL;PCR扩增反应程序为94℃预变性5min,94℃30s,54℃30s,72℃60s,25个循环,72℃10min;其中引物P1和P2为:
P1:5’-gGAATTCATGGCCGACGATAGCCTGGCGTTTA-3’,EcoR I;SEQ ID NO:1;
P2:5’-gcGTCGACCTAAAACAGATTCGCCAAATCGTGG-3’,Sal I;SEQ ID NO:2。
其中,小写字母为保护碱基,下划线部分为酶切位点;
(2)构建pMD18-T-flgJ载体,对flgJ基因进行序列测定;
(3)利用限制性内切酶EcoRⅠ和SalⅠ对pMD18-T-flgJ载体和pET-32a载体分别进行双酶切,构建重组表达载体pET-32a-flgJ;
(4)将重组表达载体转化DH5α感受态细胞,挑取单克隆进行PCR和双酶切验证,获得阳性克隆,提取质粒,测序;
(5)将重组表达载体pET-32a-flgJ和空载体pET-32a分别转化BL21工程菌,进行重组蛋白的原核表达;
(6)利用SDS-PAGE分析重组蛋白表达情况;
(7)对重组蛋白进行Westernblot验证。
优选的,所述转化BL21工程菌的具体步骤如下:分别将5μL重组载体pET-32a-flgJ和5μL空载体pET-32a加入到100μL BL21工程菌中;冰浴30min,42℃热击90s,再冰浴5min;加入1mL液体LB培养基,37℃复壮1h后,各取5μL涂布于氨苄终浓度为100μg/mL的固体LB平板,倒置,37℃培养过夜。
优选的,所述Westernblot验证以His-Mab为一抗、HRP-IgG为二抗。
本发明的有益效果是:本发明利用原核表达系统对迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ进行表达纯化,通过动物实验评估该重组蛋白的免疫保护力,从而进一步研制迟缓爱德华菌亚单位疫苗。本发明利用原核表达方法获得的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ免疫昆明鼠,能够激发机体产生高水平的血清抗体,证实了其具有较强的免疫原性,用迟缓爱德华菌强毒株对免疫小鼠进行攻毒,70%的免疫小鼠得到保护,证实了该蛋白具有一定的免疫保护效果。
附图说明:
图1为本发明实施例1中flgJ基因的PCR扩增;
M:DL2000Marker;1:flgJ基因扩增;
图2为本发明实施例2中flgJ基因的序列分析;
图3为本发明实施例4中SDS-PAGE分析重组蛋白在大肠杆菌中的表达;
M.蛋白Marker;1.pET-32a-flgJ/BL21菌体裂解物;2.pET-32a/BL21空载对照;
图4为本发明实施例4中Westernblot鉴定重组蛋白在大肠杆菌中的表达;
1.重组蛋白FlgJ;2.空载对照;
图5为本发明实施例4中重组蛋白的可溶性分析;
M.蛋白Marker;1.pET-32a-flgJ/BL21菌体裂解物;2.pET-32a-flgJ/BL21裂解物沉淀;3.pET-32a-flgJ/BL21裂解物上清;
图6为本发明实施例4中纯化的目的蛋白的SDS-PAGE;
M.蛋白Marker;1.未纯化的FlgJ蛋白;2.纯化后的FlgJ蛋白;
图7为本发明实施例4中FlgJ蛋白的免疫原性检测;
1.重组蛋白;2.阴性对照(His-σC呼肠孤病毒衣壳蛋白);
图8为本发明实施例5中重组蛋白对小鼠的免疫保护力;
图9为本发明实施例5中免疫小鼠血清的抗体水平变化。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1迟缓爱德华菌flgJ基因扩增
根据GenBank上登录的E.tarda参考菌株ET-1基因组序列(CP001135.1)flgJ基因设计引物,引物P1和P2为:
P1:5’-gGAATTCATGGCCGACGATAGCCTGGCGTTTA-3’,EcoR I;SEQ ID NO:1;
P2:5’-gcGTCGACCTAAAACAGATTCGCCAAATCGTGG-3’,Sal I;SEQ ID NO:2;
利用细菌基因组提取试剂盒提取E.tarda基因组,以其作为模板PCR扩增flgJ基因,获得963bp大小的条带(如图1所示);PCR反应体系为:2×Taq PCRMix 10μL,引物P1(20μM)和P2(20μM)各1μL,模板1μL,ddH2O7μL,共20μL;PCR反应程序为:94℃预变性5min,94℃30s,54℃30s,72℃60s,25个循环,72℃10min。
实施例2迟缓爱德华菌flgJ基因序列分析
构建pMD18-T-flgJ载体,反应体系为10μL体系:flgJ基因4.5μL,pMD18-T 0.5μL,2×Connect buffer 5μL,16℃连接过夜,将其转化DH5α感受态细胞,氨苄抗性平板筛选,获得阳性菌株,由生工生物公司进行序列测定,参照GenBank中E.tarda参考菌株及其它肠杆菌科细菌flgJ基因序列对测序结果进行比对分析,发现爱德华菌属成员间flgJ基因高度保守,达80%以上,但与其他细菌相比缺少序列同源性,结果如图2所示。
实施例3pET-32a-flgJ重组表达载体的构建
利用限制性内切酶EcoRⅠ和SalⅠ对pMD18-T-flgJ载体和pET-32a载体分别进行双酶切,双酶切的体系为:pMD18-T-flgJ/pET-32a 25μL,EcoRⅠ和SalⅠ各1μL,10×Greenbuffer 3μL。回收后flgJ和pET-32a按照3:1比例22℃连接30min;将全部连接产物转入100μL DH5α感受态细胞中,冰浴30min,42℃热击90s,再冰浴5min;加入1mL液体LB培养基,37℃复壮1h,涂布于含有氨苄终浓度为100μg/mL的平板,倒置于37℃培养过夜。挑取单克隆以P1、P2为引物进行PCR和双酶切验证。阳性克隆接种于含有氨苄抗性的LB液体培养基中,过夜培养,使用康为世纪质粒小提试剂盒,按说明书提取质粒,序列测定无误后备用。
实施例4重组蛋白的原核表达
将重组表达载体pET-32a-flgJ和空载体pET-32a分别转化BL21工程菌,阳性克隆接种至含有100μg/L氨苄青霉素的液体LB培养基中,37℃震摇培养至OD600值为0.6-0.8,加入终浓度为1mmol/L的IPTG诱导培养4h-6h,离心收集菌体,加入15mLPBS重悬菌体,置于冰盒中,超声20min,得菌体裂解物,进行SDS-PAGE,结果如图3所示,重组表达载体pET-32a-flgJ在54kD处表达出目的蛋白条带,与预期蛋白大小一致。
利用Westernblot进一步验证重组蛋白的步骤如下:
(1)SDS-PAGE跑胶后,取出胶片,80V转膜1h,将蛋白转至NC膜上;
(2)转膜结束后,取出NC膜,PBST洗涤3次,5min/次;
(3)5%脱脂奶粉室温封闭1h,PBST洗涤3次,5min/次;
(4)用5%脱脂奶粉按1:1000稀释His-Mab作为一抗,室温孵育1h;
(5)PBST洗涤3次,5min/次;
(6)5%脱脂奶粉按1:5000稀释HRP-IgG作为二抗,室温孵育30min;
(7)PBST洗涤3次,5min/次;
(8)加入显影液,避光5min,最后发光显影。
结果如图4所示,表明重组蛋白FlgJ表达正确。
将菌体裂解物离心,收集沉淀和上清,利用SDS-PAGE分析蛋白表达,上样后,电压调至80V,待样品通过分离胶与浓缩胶分隔线后,将电压调至120V,至电泳结束,取出胶片考马斯亮蓝染色1min,用蒸馏水多次煮沸脱色。结果如图5所示,根据可溶性分析结果发现菌体裂解物上清中不含目的蛋白,该蛋白存在于裂解后的沉淀中,为包涵体表达。
利用尿素提取包涵体法对菌体裂解物进行纯化,将超声裂解后的沉淀物按每克(湿重)溶于1mL水中,4℃高速离心15min;将沉淀重悬于1mL含有1M尿素的0.1mol/LTris-Cl(pH8.5),4℃高速离心15min;取上清获得较为纯净的目的蛋白,结果如图6所示,测定蛋白浓度为0.72mg/mL。
制备E.tarda感染小鼠阳性血清,以阳性血清(1:500)为一抗,HRP-IgG(1:5000)为二抗,利用Western blot验证阳性血清对重组蛋白的识别,结果如图7所示,E.tarda感染小鼠阳性血清可以特异性识别重组蛋白FlgJ。
实施例5重组蛋白免疫保护实验
随机将40只健康昆明鼠随机分成两组,对照组和免疫组,每组20只。免疫组小鼠,第一次免疫,肌肉注射50μg重组蛋白FlgJ(白油乳化),间隔2周后同法进行第二次免疫,30d后同样方法加强免疫;对照组三次免疫,均注射等体积PBS(白油乳化)。第48d对两组小鼠腹腔接种最小致死剂量(1.0×107cfu)迟缓爱德华菌ET-CL菌液,感染后观察72h,统计死亡数量,根据公式:相对免疫保护率=(1-免疫组死亡率/对照组死亡率)×100%计算蛋白免疫保护力。
结果显示,对照组小鼠全部死亡,免疫组除一只死亡外,其余大部分小鼠无明显症状,小部分小鼠在经历短暂精神沉郁、不食后逐渐恢复健康。实验结果(如图8所示)表明,重组蛋白FlgJ免疫小鼠后具有较好的保护力,保护率为70%。
在小鼠免疫前后不同时间点,以眶下窦采取小鼠血液并分离血清,以超声破碎的迟缓爱德华菌全菌蛋白作为包被抗原,利用间接ELISA方法检测小鼠血清中抗体的效价,以阴性血清OD450平均值加3倍标准差作为阴阳性判定标准,计算出临界值为0.153,当待检血清OD值大于临界值时判定为阳性;当待检血清OD值小于临界值时判定为阴性。将4次采集的血清进行间接ELISA检测。结果(如图9所示)显示重组蛋白免疫小鼠能够产生较高水平特异性抗体,在加强免疫后达到最高水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 河北科技师范学院
<120> 一种具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 32
<212> DNA
<213> Artificial
<400> 1
ggaattcatg gccgacgata gcctggcgtt ta 32
<210> 2
<211> 33
<212> DNA
<213> Artificial
<400> 2
gcgtcgacct aaaacagatt cgccaaatcg tgg 33

Claims (5)

1.具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ在亚单位疫苗中的应用。
2.根据权利要求1所述的具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)以迟缓爱德华菌ET-CL基因组序列为模板,P1和P2为引物,PCR扩增flgJ基因;其中引物P1和P2为:
P1:5’-gGAATTCATGGCCGACGATAGCCTGGCGTTTA-3’,EcoRI;SEQ ID NO:1;
P2:5’-gcGTCGACCTAAAACAGATTCGCCAAATCGTGG-3’,SalI;SEQ ID NO:2;
(2)构建pMD18-T-flgJ载体,对flgJ基因进行序列测定;
(3)利用限制性内切酶EcoRⅠ和SalⅠ对pMD18-T-flgJ载体和pET-32a载体分别进行双酶切,构建重组表达载体pET-32a-flgJ;
(4)将重组表达载体转化DH5α感受态细胞,挑取单克隆进行PCR和双酶切验证,获得阳性克隆,提取质粒,测序;
(5)将重组表达载体pET-32a-flgJ和空载体pET-32a分别转化BL21工程菌,进行重组蛋白的原核表达;
(6)利用SDS-PAGE分析重组蛋白表达情况;
(7)对重组蛋白进行Western blot验证。
3.根据权利要求2所述的具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述PCR扩增的反应体系为2×Taq PCR Mix 10μL,20μM P11μL,20μM P21μL,模板1μL,ddH2O 7μL,共20μL;PCR扩增反应程序为94℃预变性5min,94℃ 30s,54℃ 30s,72℃ 60s,25个循环,72℃ 10min。
4.根据权利要求2所述的具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述转化BL21工程菌的具体步骤如下:
分别将5μL重组载体pET-32a-flgJ和5μL空载体pET-32a加入到100μL BL21工程菌中;冰浴30min,42℃热击90s,冰浴5min;加入1mL液体LB培养基,37℃复壮1h后,各取5μL涂布于氨苄终浓度为100μg/mL的固体LB平板,倒置,37℃培养过夜。
5.根据权利要求2所述的具有免疫保护作用的迟缓爱德华菌鞭毛蛋白FlgJ的制备方法,其特征在于,步骤(7)所述Western blot验证以His-Mab为一抗、HRP-IgG为二抗。
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沈斌兵: "以模式动物斑马鱼为模型的迟钝爱德华氏菌保护性抗原的筛选", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 农业科技辑》 *
郭志燕 等: "细菌鞭毛的致病性及其免疫学应用的研究进展", 《微生物学报》 *

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