基于转录组数据分析环形泰勒虫对诱导宿主细胞转化相关基因的影响

本试验主要通过研究布帕伐醌(BW720)处理前后,环形泰勒虫转化牛单核细胞(TaNM Ⅰ)转录组数据的变化情况,为进一步研究环形泰勒虫诱导宿主细胞转化的分子机制奠定基础。以环形泰勒虫感染的牛单核细胞为试验材料,设置对照组(二甲基亚砜,DMSO)和试验组(BW720),利用Illumina HiSeq4000测序平台进行高通量测序,将测序得到的原始数据(Raw reads)与GenBank和Rfam数据库进行比对过滤,通过质控获得最终数据(Clean read)。利用Venn分析软件筛选出DMSO组和BW720组中差异表达明显的基因,进行功能注释(GO)以及信号通路(KEGG)分析。随机选择10个基因,利用荧光定量PCR (qPCR)检测基因在不同处理条件下细胞中的表达量。在验证测序结果的准确性后,选出差异表达明显的基因,分析其在TaNM Ⅰ细胞的凋亡、增殖等信号通路方面的作用。结果显示：BW720组和DMSO组中分别得到6 854 019 704和6 627 265 854条Raw reads,过滤、质控后分别得到22 925 606和22 171 427条Clean reads。BW720组和DMSO组中筛选出差异表达明显的基因共计4 054个(P＜0.05),其中,2 146个基因显著上调,1 908个基因显著下调;进一步筛选出共同差异表达的基因367个,其中,显著上调的196个,显著下调的171个。同时,qPCR验证随机选择10个基因的表达趋势与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠。然后对差异表达基因进行GO功能注释,筛选到与细胞增殖相关的20个生物学过程、15个细胞组分以及11个分子功能条目。KEGG富集分析结果显示,在Top20的信号通路中筛选出与环形泰勒虫转化细胞有关的一些信号通路,如：癌症信号通路、PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路等。对这些信号通路进一步分析发现：PI3KR3、FOXO1、IL23A、FZD3、AKT、MMP9等基因在环形泰勒虫转化细胞的研究中也有相关文献的报道。本研究表明,在TaNM Ⅰ细胞中DAPK1、FZD3、FOXO3、PI3KR3等可能在感染细胞无限增殖的过程中发挥作用,为后续研究TaNM Ⅰ细胞无限增殖机制奠定了基础。     

环形泰勒虫感染细胞抑制性消减文库的构建及ESTs分析

【目的】环形泰勒虫（Theileria annulata）可以感染牛B淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞,并可使被感染细胞发生转化,体外培养时可获得类似肿瘤样细胞的无限增殖能力。本研究通过构建环形泰勒虫转化和非转化宿主细胞抑制性消减文库,筛选环形泰勒虫裂殖体基因及转化细胞与宿主正常细胞之间的差异表达基因。【方法】以环形泰勒虫裂殖体转化细胞和非感染牛外周血单个核细胞（即非转化宿主细胞）为试验材料,提取总RNA和mRNA,反转录合成cDNA;然后分别作为tester和driver,进行抑制性消减杂交（SSH）,构建环形泰勒虫转化和非转化宿主细胞抑制性消减文库;对随机挑取的阳性克隆进行测序及生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR对文库部分差异基因进行验证。【结果】通过对文库454个阳性克隆进行测序,共获得了有效表达序列标签（ESTs）364条,大小主要分布在350-1 200 bp之间;将这些ESTs序列在GenBank中进行BLASTn网上序列比对,其匹配于192条基因序列;其中包括环形泰勒虫序列60条(11条为虫体蛋白酶基因序列、10条为膜蛋白基因序列、7条为假设蛋白基因序列、5条为凋亡相关虫体蛋白基因序列、5条为核糖体蛋白基因序列、4条为细胞周期蛋白基因序列、4条为虫体抗原基因序列和虫体其它基因序列14条)、牛基因序列131条（其中19条为肿瘤相关蛋白基因序列）和1条未知序列;其中已有功能注释的ESTs 285条,再将已知功能的ESTs通过WEGO软件从生物学过程（biological process）、细胞组成（cellular component）和分子功能（molecular function）3个部分进行GO聚类分析,结果表明,宿主细胞差异基因主要集中在细胞、细胞进程、结合、催化、代谢进程、生物调节等功能方面。另外,通过对部分环形泰勒虫裂殖体转化宿主细胞差异基因进行荧光定量PCR分析,结果表明,肿瘤相关基因HCLS1和SENP5在转化宿主细胞中转录水平分别是非感染牛PBMCs(非转化宿主细胞)的2.06和1.32倍。【结论】利用SSH技术,成功构建了环形泰勒虫感染宿主细胞的抑制性消减文库,筛选获得了转化宿主细胞和环形泰勒虫裂殖体的表达基因,并通过荧光定量PCR分析获得了2个可能参与宿主细胞转化的基因,为进步探索环形泰勒虫与宿主细胞相互作用的分子机制奠定了基础。     

牛泰勒虫的分离鉴定及进化分析

牛泰勒虫病是严重危害养牛业可持续发展的血液原虫病,本试验采用血涂片镜检和特异性PCR检测技术,对中国某种牛场的18份血样进行了泰勒虫检测,然后分别用ITS基因通用引物和4种MPSP等位基因特异性引物自阳性样品中扩增出对应的基因,克隆测序后,进行序列比对和进化分析,确定泰勒虫基因型。结果显示,自18份牛血样中检出3份阳性样品,且全为瑟氏泰勒虫感染;3个阳性样品的瑟氏泰勒虫MPSP等位基因扩增结果显示,1个阳性样品为I (Ikeda) 和C (Chitose)型的混合感染,另2个样品为I型单一感染,而均无B (Buffeli)和Thai型;用扩增的MPSP基因测序,构建进化树,确认其感染的瑟氏泰勒虫存在MPSP 1型和2型。这些结果表明,该种牛场存在瑟氏泰勒虫感染,且同时存在2种MPSP等位基因型;MPSP等位基因的复杂性可能使该病的免疫防控更加困难。本试验结果为深入研究瑟氏泰勒虫感染情况及免疫防控提供了数据支持,并为养防一体做好监控。     

环形泰勒虫3-磷酸甘油醛脱氢酶的原核表达、多克隆抗体制备及亚细胞定位

为了研究环形泰勒虫3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)的功能,本试验利用PCR技术从环形泰勒虫裂殖体cDNA中扩增环形泰勒虫GAPDH (TaGAPDH)基因,将扩增产物克隆到原核表达载体pET-30a(+)中,并转入大肠杆菌BL21(DE3)中进行融合蛋白诱导表达,融合蛋白纯化后免疫家兔,制备多克隆抗体,分别用间接ELISA和Western blotting检测抗体的效价和特异性;利用激光共聚焦荧光显微镜观察TaGAPDH蛋白在环形泰勒虫裂殖体中的亚细胞定位.结果显示,克隆得到了TaGAPDH全长基因,大小为1 020 bp;SDS-PAGE分析结果显示,融合蛋白大小约44 ku,且以包涵体形式存在.制备的多克隆抗体效价高达1:12 800,具有很高的特异性;亚细胞定位显示TaGAPDH蛋白主要分布于环形泰勒虫裂殖体细胞质内.以上结果表明本试验成功克隆表达了TaGAPDH基因,并制备了针对TaGAPDH蛋白的兔多克隆抗体,为筛选环形泰勒虫病疫苗、药物靶点及研究环形泰勒虫能量代谢奠定了基础.     

莫氏巴贝斯虫滑动体组件蛋白基因gap45、gap50、myo A 和mlc的克隆表达与多克隆抗体制备

【目的】克隆和表达莫氏巴贝斯虫滑动体组件蛋白GAP45(gliding associated protein 45, GAP45)、GAP50(gliding associated protein 50,GAP50)、肌球蛋白A（Myosin A, Myo A）和肌球蛋白轻链（myosin light chain, MLC）基因及制备兔源性多克隆抗体。【方法】利用末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends, RACE）技术从莫氏巴贝斯虫裂殖子cDNA中扩增gap45、gap50、myo A及mlc基因,将获得的全长或基因的部分序列构建pGEX-4T-1原核表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）pLys中用IPTG诱导表达;融合蛋白经纯化后免疫家兔,制备多克隆抗体,并用ELISA测定抗体的效价及反应性。【结果】获得了gap45、gap50、myo A和mlc基因的全长分别为664、1391、773和2 538 bp,开放阅读框长度分别为567、1194、606和2 514 bp,制备的多克隆抗体具有较好的特异性,效价高于1:25 600。【结论】克隆了滑动体组件蛋白gap45、gap50、myo A和mlc基因的全长,并制备了多克隆抗体,为筛选巴贝斯虫疫苗和诊断用抗原和药物靶位、研究其生物学入侵机制奠定了基础。