拟态弧菌安徽分离株外膜蛋白基因OmpU的克隆测序与生物信息学分析

测序结果显示4株拟态弧菌OmpU基因片段长为849~876bp,编码283~292个氨基酸;拟态弧菌HX4分离株OmpU基因ORF长1 038 bp,编码346个氨基酸。生物信息学分析结果显示,OmpU基因在拟态弧菌安徽分离株之间及其与霍乱弧菌参考株间均具有较高保守性,彼此间核苷酸同源性和氨基酸同源性分别介于82.8%~99.6%和83.3%~100%;拟态弧菌OmpU蛋白N端前22个氨基酸组成信号肽,N末端有1个明显疏水区,并含有多个蛋白激酶磷酸化位点和糖基化位点;OmpU蛋白含有2个明显跨膜域,二级结构中富含β-折叠结构,在蛋白的53~66 aa、185~192 aa、215~219 aa和275~281 aa之间可能存在抗原表位。     

拟态弧菌OmpU抗原表位的预测与多表位疫苗分子的设计

以拟态弧菌安徽分离株OmpU基因序列为基础,应用DNAStar Protean软件联合采用多种方法对OmpU的二级结构、柔性、亲水性、表面可能性和抗原指数等方面进行分析,预测OmpU的抗原表位,并以此设计多表位疫苗分子序列.结果表明,拟态弧菌OmpU至少含有9个B细胞表位,其中第24～31、56～66、93～111、123～129、183～198、253～258和275～287共7个区段的平均抗原指数较高.使用AAY接头以epitope5-epitope7-epitope2-epitope6-epitope3-epitope4-epitopel排列方式串联的多表位序列最接近原蛋白构象,各表位间相对独立,抗原性参数也较好,可作为研制多表位疫苗的候选分子序列.     

尼罗罗非鱼无乳链球菌基因缺失株I>cpsE和I>neuA的构建及其生物学特性

为探究尼罗罗非鱼无乳链球菌(GBS)荚膜多糖合成基因cpsE和neuA对菌株生物学特性的影响,本研究利用同源重组的方法,构建了GBS的cpsE与neuA的单基因缺失突变株.具体方法为:用Infusion-PCR的方法分别构建带有氯霉素抗性基因的cpsE与neuA基因敲除重组质粒pSET4s-cpsE和pSET4s-neuA.将构建好的质粒电转化入GBS感受态细胞中,通过改变培养温度实现双交换和质粒丢失,最后经氯霉素抗性筛选获得疑似敲除株.通过菌落PCR、RT-PCR及DNA测序等方法对疑似敲除株进行验证.结果显示GBS的两个突变株△cpsE和△neuA被成功构建.在此基础上,通过生物学功能分析比较基因缺失突变株△cpsE、△neuA与野生株在菌株生长速率、荚膜多糖厚度、唾液酸含量和毒力方面的差异.结果发现缺失突变株△cpsE和△neuA的生长速度与野生株无显著差异,但荚膜多糖厚度、唾液酸含量和菌株毒力均显著低于野生株.进一步研究显示,cpsE是鱼源GBS荚膜多糖合成的关键基因,neuA基因则是荚膜多糖唾液酸化的关键基因,它们的缺失导致了GBS荚膜唾液酸含量的降低,且显著降低了菌株的毒力.     

尼罗罗非鱼无乳链球菌基因缺失株ΔcpsE和ΔneuA的构建及其生物学特性

为探究尼罗罗非鱼无乳链球菌(GBS)荚膜多糖合成基因cpsE和neuA对菌株生物学特性的影响,本研究利用同源重组的方法,构建了GBS的cpsE与neuA的单基因缺失突变株。具体方法为:用Infusion-PCR的方法分别构建带有氯霉素抗性基因的cpsE与neuA基因敲除重组质粒pSET4s-cpsE和pSET4s-neuA。将构建好的质粒电转化入GBS感受态细胞中,通过改变培养温度实现双交换和质粒丢失,最后经氯霉素抗性筛选获得疑似敲除株。通过菌落PCR、RT-PCR及DNA测序等方法对疑似敲除株进行验证。结果显示GBS的两个突变株ΔcpsE和ΔneuA被成功构建。在此基础上,通过生物学功能分析比较基因缺失突变株ΔcpsE、ΔneuA与野生株在菌株生长速率、荚膜多糖厚度、唾液酸含量和毒力方面的差异。结果发现缺失突变株ΔcpsE和ΔneuA的生长速度与野生株无显著差异,但荚膜多糖厚度、唾液酸含量和菌株毒力均显著低于野生株。进一步研究显示,cpsE是鱼源GBS荚膜多糖合成的关键基因,neuA基因则是荚膜多糖唾液酸化的关键基因,它们的缺失导致了GBS荚膜唾液酸含量的降低,且显著降低了菌株的毒力。     

拟态弧菌外膜蛋白OmpU 基因的原核表达及其免疫保护性研究

自行构建的pMD18T-OmpU重组克隆质粒经BamHI/EcoRI双酶切后,定向插入原核表达质粒pGEX-4T-1中构建重组表达质粒pGEx-4T-1-OmpU.将重组表达质粒转化至大肠杆菌E.coli BL21进行IPTG诱导表达.表达产物经SDS-PAGE电泳及Western-blot分析显示,以包涵体形式表达的GST-OmpU融合蛋白的分子量约为62.9 kD,可与鼠抗拟态弧菌外膜蛋白(Omps)免疫血清发生特异性反应,提示重组OmpU保留了天然Omps的抗原性.用纯化的融合蛋白免疫昆明系小鼠,以50LD50拟态弧菌(5×103CFU/mL)攻击,小鼠的免疫保护率为60%(9/15).表明OmpU是拟态.弧菌的保护性抗原之一,具有研发成为外膜蛋白基因工程亚单位苗的潜在价值.     

鲁氏耶尔森菌invF基因无痕缺失突变株的构建及生物学特性

鲁氏耶尔森菌是一种具有广泛致病性的条件致病肠杆菌。三型分泌系统(T3SS)是该菌的重要毒力系统,其中invF基因是T3SS功能表达的重要调控因子。为探讨invF和T3SS对Y.ruckeri致病作用的影响,本研究构建了Y.ruckeri SC09株invF基因的无痕缺失株,并对其生物学特性进行研究。通过融合PCR方法,将invF基因的上、下游片段A、C融合,构建同源臂AC;将获得的同源臂AC连接入自杀质粒pLP12,构建pLP12-invF同源重组载体;pLP12-invF电转化进入供体菌株大肠杆菌β2163,并利用接合转移方法转入受体菌株Y.ruckeri SC09,利用抗生素正向筛选和vmt反向筛选分别对插入突变株和缺失突变株进行筛选,并利用PCR技术和序列测定对Y.ruckeri invF缺失株进行鉴定;对突变株和野生株进行菌体菌落形态观察、生化特性鉴定和生长曲线测定。结果显示,融合PCR、AC片段经氯霉素抗性正向筛选和vmt反向筛选,PCR鉴定和测序鉴定后,成功获得了Y.ruckeri SC09 invF基因的无痕缺失突变株,突变株和野生株菌体菌落形态和生化特性基本一致,突变株菌落较野生株小,各个时期突变株的生长浓度较野生株低。研究表明,采用自杀质粒pLP12和大肠杆菌β2163接合转移系统,利用抗生素正向筛选和vmt反向筛选技术,在对其基本生物学特性无显著影响的情况下,可简捷高效地获得invF基因的无痕缺失突变株。     

哈维弧菌vhh基因缺失株的构建及其相关生物学特性研究

哈维弧菌(Vibrio harveyi)是水生动物的重要病原,为研究哈维弧菌溶血素基因vhh缺失后对其生物学特性的影响,该研究利用同源重组技术构建了V.harveyi 345的vhh基因缺失突变株,并比较了野生株和突变株的生物学特性变化。结果显示,vhh基因的缺失不影响菌株的生长、胞外蛋白酶分泌、过氧化氢(H2O2)和铜离子(Cu2+)的压力感应、铁的吸收利用、15种抗生素抗性和生物膜形成等生物学特性,但会导致菌株游动和涌动显著增强;另发现,vhh基因虽然在野生菌株内高表达,对绵羊红细胞却未表现出溶血活性。结果表明该基因负调控着菌株的运动能力。该研究为认识哈维弧菌vhh基因功能研究提供新的资料。     

溶藻弧菌双组分调控系统KdpDE减毒活疫苗的构建及其免疫效果评价

为了研究溶藻弧菌双组分调控系统KdpDE减毒活疫苗对鱼体的免疫保护作用,本研究采用Overlap PCR和同源重组技术,构建了kdpD/kdpE（kdpDE）基因无标记基因框内敲除突变株。对野生株和缺失突变株的生物学特性及致病性进行了比较研究,发现kdpDE的缺失对溶藻弧菌的生长速率和胞外蛋白酶活性的影响不明显,但是突变株的泳动能力、生物被膜形成能力较野生株下降。斑马鱼致病性实验结果显示,突变株毒力下降78.5倍,表明减毒株构建成功,可以作为减毒活疫苗的候选菌株。突变株在鱼体内存活能力实验结果显示,注射免疫7 d后,鱼体内不能检测到该菌。以突变株ΔkdpDE为抗原,分别用注射和浸泡的方式免疫斑马鱼,免疫后第28天用溶藻弧菌和哈维氏弧菌攻毒,评估该减毒活疫苗及不同免疫方式对斑马鱼的保护效果。实验结果表明,免疫后的斑马鱼能够抵抗溶藻弧菌的感染,其中注射免疫组的免疫保护率达83.3%,浸泡免疫组次之（66.7%）;同时,该减毒活疫苗能刺激斑马鱼对哈维氏弧菌产生交叉保护效应,其中注射免疫组的免疫保护率为65.5%,浸泡免疫组为55.2%。以上结果表明,kdpDE基因敲除突变株可能是抵抗溶藻弧菌感染的有效的候选减毒活疫苗。     

无乳链球菌GD201008-001二元调控系统RscSR的鉴定及其对细菌应激适应性和毒力特性的影响

为鉴定鱼源无乳链球菌GD201008-001二元调控系统(two-component system, TCS)RscSR并探究其功能,实验利用生物信息学方法预测到可能的RscSR,对其组成成分RscS和RscR的三维结构和保守结构域进行分析;构建基因缺失株ΔrscSR与互补株CΔrscSR,测定细菌的生长曲线,检测其耐酸应激、耐氧化应激、抗巨噬细胞吞噬和胞内存活能力,同时测定其对巨噬细胞的毒性和对小鼠的毒力。结果显示,RscSR具有典型的TCS结构特点,其中RscS具有组氨酸激酶结构域,RscR具有反应调节子结构;其编码基因缺失后,菌株耐酸、耐氧化、抗巨噬细胞吞噬和胞内存活能力及对巨噬细胞毒性均显著降低,而将该基因回补后各项能力均有所恢复;动物实验结果显示,野生株感染小鼠19 h内全部死亡,而ΔrscSR缺失株感染小鼠全部死亡时间为48 h。研究表明,RscSR在无乳链球菌应激适应性以及毒力方面发挥重要作用。     

蟹源致病性拟态弧菌的粘附及侵袭特性

病原菌对机体的致病作用是由其产生的各种毒力因子共同作用的结果,其中病原菌对组织细胞或粘膜的表面粘附是造成机体感染的首要条件。病原菌的粘附因子主要包括菌毛粘附素和其它非菌毛粘附素(如鞭毛、外膜蛋白和血凝素等),其中以菌毛介导的病原菌对组织细胞的粘附是细菌在体内定居、增殖释放毒力因子发挥致病作用的关键。为了揭示拟态弧菌HX 4的致病机理,以经典粘附模式细胞HEp 2细胞作为体外细胞模型,探讨蟹源致病性拟态弧菌HX 4株的粘附特性以及受体物质和抗全菌抗体对细菌粘附作用的影响,同时采用庆大霉素清洗裂解培养法测定该菌对HEp 2细胞的侵袭力。结果显示,HX 4菌株能粘附HEp 2细胞,对HEp 2细胞具有侵袭力。细菌对HEp 2细胞的粘附方式为集聚性粘附,最佳粘附时间为1h,甘露糖和抗体能显著抑制该菌的粘附,表明HEp 2细胞上含有甘露糖样受体。该菌的粘附素除了主要是菌毛外,可能还含有鞭毛、外膜蛋白、血凝素等多种成分。     

拟态弧菌的绿色荧光蛋白标记及其在感染草鱼体内的动态分布

为了示踪研究拟态弧菌感染草鱼的动态过程,将增强型绿色荧光蛋白编码基因EGFP克隆至质粒pBAD24,并转化到拟态弧菌04-14菌株构建荧光标记重组菌.重组菌经阿拉伯糖诱导后,能高效表达EGFP蛋白;荧光显微镜观察和流式细胞仪检测均发现重组菌能够发出明显的绿色荧光信号,且传至30代后质粒稳定率仍为100％;生物学特性检测结果显示,与野生株相比,重组菌的形态、生长特性和细胞黏附性均未发生明显改变.用标记重组菌浸泡感染草鱼,定点采集鳃、肠道、肌肉、头肾、脾脏和肝脏,借助荧光信号检测4d内细菌在不同组织脏器中的动态分布.结果发现感染4h后即可在肠道和鳃中检测到绿色荧光信号,标记菌检出量分别为3.60×108和2.36×106 CFU/g,直至10 h,其含量无明显变化,12 h后含菌量逐渐下降,但持续存在直至鱼死亡.标记菌在肌肉、头肾、脾脏和肝脏中呈现相似的动力学,感染24 h后才检测到荧光信号,24～ 85 h时间段含菌量呈现先增加后下降的变化,48 h达到峰值,检出量分别为9.58×104(肌肉)、8.75×104(头肾)、1.50×104(脾脏)和4.50×104 CFU/g(肝脏),但均低于肠道中的检出量,结果表明肠道是拟态弧菌黏附定植与繁殖的主要靶器官.     

Cloning,expression of Vibrio alginolyticus outer membrane protein‐OmpU gene and its potential application as vaccine in crimson snapper,Lutjanus erythropterus Bloch

The outer membrane proteins of the marine aquatic animal pathogen, Vibrio alginolyticus, play an important role in the virulence of the bacterium and are potential candidates for vaccine development. In this study, the gene encoding an outer membrane protein‐OmpU was cloned and expressed in Escherichia coli. Polyclonal antibodies were raised in rabbits against the purified recombinant OmpU, and the reaction of the antibody was confirmed by Western blotting using the isolated OmpU and the recombinant OmpU of V. alginolyticus. To analyze the immunogenicity of the recombinant OmpU, crimson snapper, Lutjanus erythropterus Bloch, were immunized by intraperitoneal injection, and antibody response was assessed by the enzyme‐linked immunosorbent assay (ELISA). The results demonstrated that the recombinant OmpU produced an observable antibody response in all sera of the vaccinated fish. The vaccinated fish were challenged by virulent V. alginolyticus and observed to have high resistance to infection. These results indicate that the recombinant OmpU is an effective vaccine candidate against V. alginolyticus in L. erythropterus.     

Maltoporin (LamB protein) contributes to the virulence and adhesion of Aeromonas veronii TH0426

Aeromonas veronii is one of the main pathogens causing freshwater fish sepsis and ulcer syndrome. More and more cases have shown that it has become an important zoonotic and aquatic agent. In this study, a A. veronii TH0426 mutant strain (ΔlamB) with an in‐frame deletion removed nucleotides 10–1,296 of the lamB gene was firstly constructed to investigate its functions. The results showed that the LD₅₀ value of the mutant ΔlamB to zebrafish and mice was 13.7‐fold and 5.6‐fold higher than those of the wild‐type strain, respectively. The toxicity of wild‐type strain to EPC cells was 2.1‐fold and threefold higher than those of ?lamB when infected for 1 and 2 hr. Furthermore, the ability of biofilm formation and the adhesion and invasion to EPC cells of ?lamB significantly decreased for 5.6‐fold and 1.8‐fold separately. In addition, motility detection result indicated that ?lamB lost the swimming ability. The results of flagellar staining and TEM demonstrated that the flagella of ?lamB were shed. In general, the deletion of lamB gene caused a significant decrease in the virulence and adhesion of A. veronii TH0426, and it can be known that the lamB gene of A. veronii plays a crucial role in the pathogenesis.     

cel-EIIB蛋白调控罗非鱼无乳链球菌强毒、弱毒株毒力相关基因的表达模式

罗非鱼无乳链球菌纤维二糖-磷酸转移酶系统（cel-PTS）的EIIB蛋白对强毒株毒力影响有限，但对弱毒株毒力似乎存在潜在的影响，但具体机制仍不清晰，有必要弄清该蛋白调控强、弱毒株的毒力相关基因表达模式。在前期研究中，通过同源重组技术，构建了无乳链球菌强毒株cel-EIIB基因缺失株，本研究通过类似的方法，获得弱毒株该基因的缺失株。用无乳链球菌强毒、弱毒株及它们的cel-EIIB缺失株分别感染斑马鱼，结果显示，cel-EIIB缺失后，导致弱毒株毒力明显返强，而强毒株毒力则轻微减弱。qPCR检测发现，cel-EIIB缺失可致cel-PTS系统的cel-EIIA、双组分信号转导系统（TCS）的DltR和CiaH以及毒力基因sodA、cpsD和cpsG在强、弱毒株中呈现相反的表达模式；此外，TCS系统的RgfC、DltS和CsrR以及毒力基因cspA和pavA在强毒突变株中表达未受影响，但在弱毒突变株中的表达却显著上调。研究揭示，EIIB蛋白可能通过调控上述毒力相关基因表达而负调控弱毒菌株的毒力。     

Outer membrane protein A (OmpA) is a potential virulence factor of Vibrio alginolyticus strains isolated from diseased fish

Vibrio alginolyticus is one of the most serious causative agents of diseases in cultured marine fish and shellfish. However, the characteristics of virulence factors in pathogenic V. alginolyticus are poorly known. To gain insight into fish diseases caused by V. alginolyticus, we carried out two-dimensional gel electrophoresis (2-DE) combined with MALDI-TOF mass spectrometry to identify uniquely expressed proteins in the disease-causing V. alginolyticus. V. alginolyticus strains were isolated from marine environments and diseased fish obtained from southern Thailand. We identified seven unique proteins in the disease-causing V. alginolyticus strain. Among those, the outer membrane protein A (OmpA) had the strongest expression. Therefore, the function of this protein was further analysed. To investigate the role of OmpA protein, an in-frame deletion mutant of ompA was constructed using the homologous recombination method. Although the ompA mutant V. alginolyticus strain (ΔompA) grew normally, the mutant exhibited a significant defect in the swarming ability and the biofilm formation. Furthermore, Galleria mellonella larvae injected with the mutant bacteria had a significantly greater survival percentage than those injected with the wild-type strain, demonstrating that OmpA protein is required for the pathogenicity of V. alginolyticus. Together, this study suggests a potential target for vaccine development against pathogenic V. alginolyticus strain.     

水族箱气单胞菌的鉴定及致病特性分析

为了确定南京市某渔场发病鱼感染的病原,本研究采集患鱼脏器,采用平板培养、生化实验和特异性gyrB基因扩增测序等方法进行细菌的分离鉴定;利用PCR技术检测分离株毒力基因的分布,分析其生物学特性,并进一步通过动物实验确定菌株致病力.结果分离到1株水族箱气单胞菌,命名为LK-25.该菌株携带5种主要毒力基因:气溶素(aer)、细胞毒性肠毒素(act)、细胞兴奋性肠毒素(alt)、温敏胞外蛋白酶(epr)和丝氨酸蛋白酶(ahp),其溶血性和溶蛋白能力较强,对斑马鱼的半数致死量为1.02×103 CFU/尾,确定为强毒株.进化树分析表明,水族箱气单胞菌与嗜水气单胞菌达卡亚种亲缘关系较近.本研究在国内首次报道发现水族箱气单胞菌,为进一步预防该菌所引起的相关疾病的发生和传播提供理论基础.     

西伯利亚鲟海豚链球菌的分离鉴定及毒力基因检测

2013年8-9月,四川雅安汉源湖养殖的西伯利亚鲟发生一种以体表溃疡、内脏出血和心外膜囊肿为特征的传染病.为明确其病因,本研究从自然发病鱼的肝、脾和肾进行了病原菌的分离、人工感染、分离菌的表型特征和分子生物学特征的检测.结果从患病鱼体内分离到一株G+链状球菌(Ab130920),人工感染实验证实了其病原性,生理生化特性与海豚链球菌(ATCC29178)基本一致;16S rDNA序列(GenBank登录号:KJ162337)与GenBank中S.iniae 16S rDNA序列同源性最高,在以16S rDNA序列及其GenBank中同源性较高的相关序列构建的系统发育树上,分离菌与海豚链球菌聚为一支;同时,在基于S.iniae lctO基因的特异性PCR检测中,从分离株基因组DNA扩增出预期大小的870 bp条带,进而鉴定分离菌Ab130920为S.iniae.在对cpsD、simA、sagA、pdi和scpI等5种S.iniae毒力基因的多重PCR检测中,分离菌均扩增出相应大小的特异性片段,表明其为一毒力较强的菌株,与人工感染实验的高致病性结果相佐证;药物敏感性检测发现其对阿莫西林、强力霉素、氟苯尼考等抗菌药物敏感,但对新生霉素、利福平、氧氟沙星耐药.     

Virulence‐associated factors in Vibrio cholerae non‐O1/non‐O139 and V. mimicus strains isolated in ornamental fish species

During recent decades, ornamental fish have proven to be one of the fastest growing categories of pets in Europe. In this framework, we evaluated both the potential pathogenic and zoonotic risks caused by 53 Vibrio cholerae non‐O1/non‐O139 and a Vibrio mimicus strain isolated from ornamental fish species mostly originating from South‐East Asia countries between 2000 and 2015 in Italy. All the strains were firstly identified at species level by biochemical, phylogenetic and mass spectrometry (matrix‐assisted laser desorption ionization time of flight) methods, and then studied to reveal the presence of the main virulence and colonization‐associated factors, as ctxA, ace, zot, stn/sto, toxR, rtxA, hlyA and tcpA by multiplex and single endpoint PCR assays. Findings showed that 21 of 54 strains harboured at least one virulence factor with a predominance for the toxR⁺, rtxA⁺ and hlyAET⁺ genotype. Interestingly, the V. mimicus strain harboured the colonization factor and the CTX prophage receptor, tcpA, indicating the ability to capture and integrate it in its genome increasing its pathogenicity. Although these enterotoxins can sporadically cause gastroenteritis, the results highlight their probable involvement in causing severe implications for public health, suggesting the need for an European microbiological monitoring.