CN111635901A - 一种特异识别副溶血性弧菌trh的核酸适配体trha的序列和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特异识别副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA的序列及其应用,该核酸适配体TRHA的序列为:5'‑GGCCAGAGCGTTCACTTGCGCGTATGGTTCCA‑3';本发明的核酸适配体TRHA能高亲和力、高特异性地识别副溶血性弧菌TRH;以核酸适配体TRHA作为副溶血性弧菌TRH的识别元件,建立副溶血性弧菌TRH的检测方法和制备检测试剂,可用于环境中副溶血性弧菌污染的监测,临床中副溶血弧菌感染的诊断、病情评估,以及基础研究中副溶血性弧菌TRH的生物学功能分析等应用领域,具有方法简便、快速、特性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种特异识别TRH的核酸适配体TRHA的序列及其在检测副溶血性弧菌TRH方面的应用。
背景技术
副溶血性弧菌(Vibrio Parahaemolyticus),为革兰氏阴性杆菌,呈弧状、杆状、丝状等多种形状,无芽孢。进食含有该菌的食物可致食物中毒,也称嗜盐菌食物中毒。副溶血性弧菌引起的食物中毒经烹饪不当的海产品或盐腌制品传播。常见的为海蜇、海鱼、海虾及各种贝类。因食物容器或砧板生熟不分污染本菌后,也可发生食物中毒。该病常年均可发生,潜伏期5-72小时,平均24小时,临床表现可从自限性腹泻至中度霍乱样病症,有腹泻、腹痛、呕吐和低热等症状。粪便多为水样,少数为血水样,恢复较快,病后免疫力不强,可重复感染。
溶血素是副溶血性弧菌致病的最主要原因,包括耐热直接溶血素(ThermostableDirect Hemolysin,TDH)、耐热直接溶血素相关溶血素(TDH-related hemolysin,TRH)和不耐热溶血素(Thermolabile Hemolysin,TLH)。流行病学调查研究表明TDH和TRH是副溶血性弧菌最主要致病因子,临床上几乎所有的副溶血性弧菌可以分离出TDH和TRH。目前,国内外针对副溶血性弧菌致病TRH的检测研究大多数采用的是分子生物学技术,例如多重PCR、荧光实时定量PCR等。虽然直接检测副溶血性弧菌TRH等溶血素蛋白更加方便、快捷,但是由于TDH、TRH、TLH的序列存在同源性,很难获得特异性好的抗体,最终还只有极少数的免疫学检测技术应用于这个领域。
核酸适配体(Aptamer)是一段寡核苷酸序列(DNA或RNA)。 通常是利用体外筛选技术—指数富集的配体系统进化技术(Systematic evolution of ligands by exponentialenrichment,SELEX),从核酸分子随机文库中得到的寡核苷酸片段。核酸适配体与靶标的结合具有高亲和力、高特异性等特点。作为核酸类分子,核酸适配体可直接合成并进行各种化学修饰,具有成本低、制备快等优点。将核酸适配体作为靶标的识别元件,已应用于各种靶标的快速、准确检测。已有研究将核酸适配体作为副溶血性弧菌的识别元件,建立了可检测副溶血性弧菌菌体的传感器检测方法(J Agric Food Chem。2019,67:2313-2320)。如能利用核酸适配体的优势,建立快速、准确的副溶血性弧菌TRH检测方法,将具有广阔的应用和基础研究价值。
本发明提出一种特异识别副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA。TRHA是以大肠杆菌表达的副溶血性弧菌TRH为靶标,通过SELEX技术从体外人工筛选并经序列优化后获得。TRHA能够特异识别TRH,而不结合其他副溶血性弧菌的溶血素。目前尚未见以特异性核酸适配体为识别元件,建立副溶血性弧菌TRH检测试剂盒的报道。发明内容
本发明目的在于提出一种特异识别副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA的序列及其应用,包括将TRHA作为TRH的识别元件,建立副溶血性弧菌TRH检测试剂盒,用于副溶血性弧菌TRH污染的监测,以及副溶血性弧菌感染病情的诊断、预测和监控等。
本发明通过以下技术方案实现:
首先由上海生工公司合成核酸适配体TRHA序列,并在TRHA的5’端或3’端进行修饰、标记(如生物素或者荧光基团),然后进行应用研究:以TRHA为识别元件,分别建立可用于检测副溶血性弧菌TRH的比色法生物传感器、凝胶迁移阻滞实验、酶联适配体吸附法。
所述的副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA在建立副溶血性弧菌TRH检测方法和制备检测试剂盒中的应用。
较之现有技术而言,本发明的优点在于:
1.与蛋白类的抗体相比,单链的寡核苷酸更加稳定;核酸适配体可直接体外合成、标记,因此不需要标记的二抗,使得操作更为简单、迅速。
2.该核酸适配体TRHA的合成成本较抗体制备的成本低,且周期短,重现性好。
3.该核酸适配体TRHA能高亲和力、高特异性地与副溶血性弧菌TRH结合,且它对其他副溶血性弧菌溶血素不具有识别功能。因此,TRHA序列在环境监测、临床医学,以及研究副溶血性弧菌TRH的生物学功能等领域中均具有广泛的应用价值和广阔的市场前景。
附图说明
图1为以核酸适配体TRHA为识别元件,建立检测副溶血性弧菌TRH的比色法生物传感器的检测原理图。
图2为以核酸适配体TRHA为识别元件,利用比色法生物传感器特异性检出副溶血性弧菌TRH。
图3为以核酸适配体TRHA为识别元件,利用凝胶迁移阻滞实验特异性检出副溶血性弧菌TRH。
图4为以核酸适配体TRHA为识别元件,建立检测副溶血性弧菌TRH的酶联适配体吸附法的检测原理图。
图5为以核酸适配体TRHA为识别元件,利用酶联适配体吸附法特异性检出副溶血性弧菌TRH。
图6为荧光结合率实验分析核酸适配体TRHA结合副溶血性弧菌TRH的解离常数绘制曲线。解离常数(Kd)为128.7nM。在图6中,横坐标为DNA浓度(nM),纵坐标为荧光结合率。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明:
一种特异性结合副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA,TRHA以大肠杆菌表达的副溶血性弧菌TRH为靶标,通过SELEX技术从体外人工筛选并经序列优化后获得。TRHA的长度为32个碱基,序列如下:5'-GGCCAGAGCGTTCACTTGCGCGTATGGTTCCA-3'(SEQ ID NO:1)。
所述的副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA,根据mfold平台分析结果,在25℃,100mM Na+,1mM Mg2+的条件下,其空间结构如下:
所述的副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA,对所述核酸适配体TRHA的5’端或3’端进行包括但不限于FITC、氨基、生物素、地高辛等化学修饰。
所述的副溶血性弧菌TRH的核酸适配体TRHA,对所述核酸适配体TRHA做截短或延长或部分碱基替换的结构改造所得到的产物进行包括但不限于FITC、氨基、生物素、地高辛等化学修饰。
下面通过以核酸适配体TRHA为副溶血性弧菌TRH的识别元件,建立副溶血性弧菌TRH的检测方法来进一步描述本发明。
本发明通过以下技术方案实现:
实例一:以核酸适配体TRHA为识别元件,建立检测副溶血性弧菌TRH的比色法生物传感器
(1) 合成核酸适配体TRHA(上海生工公司合成),序列为:5'-GGCCAGAGCGTTCACTTGCGCGTATGGTTCCA-3’。
(2) 将一定浓度的核酸适配体TRHA溶解于合适体积的缓冲液中(50mM Tris-HCl,100mM NaCl,1mM MgCl2,5mM KCl,pH 7.4),然后经热激活处理。热激活处理的方法为:95℃变性5min后,立即置于冰水浴中10min,随后置于室温10min。
(3) 将体积为50μL浓度为2μM的TRHA分别与副溶血性弧菌溶血素TRH(1μM)、TRH+TLH+TDH(分别为1μM)、TLH+TDH(分别为1μM)混合,并添加到96孔板中,室温放置30min。所述TRH、TDH、TLH,均由大肠杆菌克隆表达并纯化,纯度均>95%。以上体系设置3个复孔和空白对照。
(4) 在步骤(3)的96孔板中加入体积为50μL直径为15nm的金纳米颗粒(AuNPs)溶液,混匀,室温放置5min。
(5) 在步骤(4)的96孔板中加入体积为50μL浓度为300 mM的氯化钠溶液,混匀,室温放置15min。
(6) 利用分光光度计检测96孔板反应体系在520nm处的吸收值。
如图1所示,检测副溶血性弧菌TRH的比色法生物传感器的原理为:当检测物中有副溶血性弧菌TRH存在时,反应体系中的TRH与核酸适配体TRHA结合,使AuNPs处于游离状态,当加入高浓度的氯化钠溶液后,AuNPs发生聚集。当检测物中无TRH存在时,反应体系中的TRHA与AuNPs非特异性结合,使AuNPs处于结合状态,当加入高浓度的氯化钠溶液后,AuNPs不发生聚集。AuNPs的聚集程度可通过检测反应体系在520nm的吸光值反应。
如图2所示,与空白对照组相比,TRH组和TRH+TLH+TDH组在520nm的吸光值显著降低,而TLH+TDH组的吸光值未降低,证明以TRHA作为识别元件,利用比色法生物传感器可特异性的检出副溶血性弧菌TRH。
实例二:以核酸适配体TRHA为识别元件,采用凝胶迁移阻滞实验检测副溶血性弧菌TRH
(1) 合成核酸适配体TRHA,在其5'端标记荧光基团FITC(上海生工公司合成),序列为:5'-GGCCAGAGCGTTCACTTGCGCGTATGGTTCCA-3'。
(2) 将一定浓度的FITC标记的核酸适配体TRHA溶解于合适体积的缓冲液中(50mMTris-HCl,100mM NaCl,1mM MgCl2,5mM KCl,pH 7.4),然后经热激活处理。热激活处理的方法为:95℃变性5min后,立即置于冰水浴中10min,随后置于室温10min。
(3) 将经热激活处理后的FITC标记的TRHA分别与两种包含TRH和不包含TRH的副溶血性弧菌的溶血素混合物在暗盒中室温孵育1h,分别为“+TRH+TLH+TDH”和“-TRH+TLH+TDH”。所述TRH、TDH、TLH,均由大肠杆菌克隆表达并纯化,纯度均>95%。
(4) 核酸适配体TRHA与溶血素混合物的共同孵育体系加入10×上样缓冲液,12%PAGE胶电泳分离。
(5) 在荧光凝胶成像系统中观察,并拍照。
如图3所示,经PAGE电泳分离后,FITC标记的核酸适配体TRHA能与含有TRH的副溶血性弧菌溶血素混合物“+TRH+TLH+TDH”结合,即TRHA核酸电泳条带发生迁移阻滞;而与不含有TRH的副溶血性弧菌溶血素混合物“-TRH+TLH+TDH”不结合,即TRHA核酸电泳条带不发生迁移阻滞。这证明以荧光基团(FITC)标记的TRHA作为识别元件,利用凝胶迁移阻滞实验可特异性的检出副溶血性弧菌TRH。
实施例三:以生物素标记的核酸适配体TRHA为识别元件,采用酶联适配体吸附法检测副溶血性弧菌TRH
(1) 合成核酸适配体TRHA,在其5'端标记生物素(上海生工公司合成),序列为:5'-GGCCAGAGCGTTCACTTGCGCGTATGGTTCCA-3’。
(2) 大肠杆菌表达的副溶血性弧菌TRH、TDH、TLH分别融于pH 9.7的碳酸盐缓冲液中,按照100μL/孔的量加入到酶联条中,4℃在湿盒中包被过夜。
(3) 弃包被液,每孔加入100μL含1%酪蛋白的马来酸封闭液,室温封闭1h。
(4) 将不同浓度的生物素标记的TRHA溶解于合适体积的缓冲液中(50mM Tris-HCl,100mM NaCl,1mM MgCl2,5mM KCl,pH 7.4),然后经热激活处理。热激活处理的方法为:95℃变性5min后,立即置于冰水浴中10min,随后置于室温10min。
(5) 将经热激活处理后的生物素标记TRHA加入酶联条中,100μL/孔,充分混匀后,在37℃孵育2h。设置3个复孔和空白对照。
(6) 弃去孔内液体,每孔用300μL的PBS洗涤液洗涤,重复洗涤3次,最后一次洗涤后要把孔内液体完全甩干。
(7) 每孔加入100μL按照1:100稀释好的HRP酶标记的链霉亲和素,室温孵育40min,弃去孔内液体,洗涤5次,方法同上;
(8) 每孔加入100μL 的TMB显色底物,37℃避光显色,当有明显颜色变化时,加10μL终止液,酶联仪检测反应体系在450nm的吸收值。
如图4所示,检测副溶血性弧菌TRH的酶联适配体吸附法的原理为:当包被检测物中存在副溶血性弧菌TRH时,反应体系中加入的生物素标记的TRHA与包被在酶联条中TRH结合,进一步HRP标记的链霉亲和素与生物素结合,并催化TMB底物显色。
如图5所示,与空白对照组相比,TRH组在450nm的吸收值显著升高,而TLH、TDH未见显著升高,证明以生物素标记的TRHA作为识别元件,利用酶联适配体吸附法可特异性的检出副溶血性弧菌TRH。
实例四:核酸适配体TRHA与副溶血性弧菌TRH结合的解离常数(KD值)的测定
(1) 副溶血性弧菌TRH与羧基磁珠偶联:所述羧基磁珠及其偶联试剂购自美国BangsLaboratories公司。TRH与磁珠偶联操作参照制造商提供的说明书,将偶联TRH后的磁珠(TRH磁珠)分散于PBS缓冲液中,4℃保存。
(2) 取不同浓度的FITC标记核酸适配体TRHA溶液分别与TRH磁珠混合,在暗盒中室温孵育1h。
(3) 用0.1%PBST洗涤经步骤(2)的上述磁珠3遍,与上述磁珠结合的核酸适配体TRHA,用200μL选择缓冲液100℃煮沸5min洗脱。
(4) 实验获得并计算不同浓度核酸适配体TRHA溶液与TRH磁珠的荧光结合率,计算荧光结合率=(初始荧光强度-洗脱荧光强度)/初始荧光强度×100%,用计算值初步代表核酸适配体TRHA与靶分子的结合率。
(5) 利用荧光结合率的计算值,绘制核酸适配体TRHA结合TRH的饱和结合曲线,通过非线性回归分析计算核酸适配体TRHA结合TRH的解离常数。
如图6所示,核酸适配体TRHA的饱和结合曲线,经计算核酸适配体TRHA的解离常数为128.7nM,表明核酸适配体TRHA与副溶血性弧菌TRH结合的结合能力强,解离常数在纳摩尔级别。
总之,核酸适配体TRHA能够特异识别副溶血性弧菌TRH,以核酸适配体TRHA作为识别元件,能利用比色法生物传感器、凝胶迁移阻滞实验、酶联适配体吸附法检测副溶血性弧菌TRH。因此,利用该核酸适配体TRHA在开发各种副溶血性弧菌TRH检测方法方面,具有广泛应用潜力和价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以作出若干改变、改进和润饰,这些改变、改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 福州市长乐区宝爱冬医学技术有限公司
<120> 一种特异识别副溶血弧菌TRH的核酸适配体TRHA的序列和应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 32
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial sequence)
<400> 1
ggccagagcg ttcacttgcg cgtatggttc ca 32
Claims (5)
2.根据权利要求1所述的副溶血弧菌TRH的核酸适配体TRHA,其特征在于:对所述核酸适配体TRHA的5’端或3’端进行荧光基团、氨基、生物素、地高辛等化学修饰。
3.根据权利要求1中所述的核酸适配体TRHA,该核酸适配体可以是体外化学合成的,也可以是通过PCR或其他分子生物学方法制备的。
4.根据权利要求1或2所述的副溶血弧菌TRH的核酸适配体TRHA在建立副溶血弧菌TRH检测方法中的应用。
5.根据权利要求1或2所述的副溶血弧菌TRH的核酸适配体TRHA在制备副溶血弧菌TRH检测试剂中的应用。
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