布鲁氏菌内蒙古分离株omp31基因的克隆与序列分析

对三株布鲁氏菌内蒙古分离株的omp31基因进行克隆与序列分析.参照GenBank中布鲁氏菌的omp31基因序列,设计一对特异性引物,用PCR方法扩增布鲁氏菌omp31基因,对PCR产物进行克隆、测序,将测定序列拼接后与GenBank中获得的参考毒株omp31基因序列进行了比较.结果显示,三株布鲁氏菌分离株的omp31基因开放阅读框核苷酸序列同源性均为100.0%;与Brucella ceti B14/94、Brucella neotomae 5K33、Brucella suis 1330三个参考毒株omp31基因核苷酸序列同源性最高,为100.0%;与Brucella canis RM6/66、Brucella melitensis 183、Brucella melitensis 16M三个参考毒株omp31基因核苷酸序列同源性为99.9%;与Brucella melitensis Rev1参考毒株omp31基因核苷酸序列同源性为99.6%;与Brucella ovis ATCC 25840参考毒株omp31基因核苷酸序列同源性最低,为98.8%.     

新疆绵羊布鲁氏菌外膜蛋白OMP2b的克隆与表达

表达新疆绵羊布鲁氏菌外膜抗原蛋白OMP3b的表达蛋白OMP2b，探索其作为诊断抗原和亚单位疫苗的可能性。采用PCR方法，从新疆绵羊布鲁氏菌基因组DNA中扩增出omp2b基因片段，将该片段克隆于原核表达载体PET-28a（＋），构建成重组质粒，经IPTG诱导，SDS-PAGE检测。结果表明，获得长约1083bp的PCR片段，序列分析结果与已知绵羊布鲁氏菌外膜蛋白OMP2b同源性达89.72％；SDS-PAGE检测表达产物，在相对分子质量39ku处有表达带。获得了新疆绵羊布鲁氏菌外膜蛋白OMP36的表达蛋白omp2b基因片段，并在大肠杆菌中实现了表达。     

羊种布鲁菌分离株bp26及omp10基因的分子进化与变异分析

为了解羊种布鲁菌内蒙古分离株和疫苗株的遗传变异情况,对羊种布鲁菌分离株B1、B2、B3、B4以及疫苗株M5、S2、A19的bp26及omp10基因进行了扩增、克隆和序列分析,并与国内外的代表性毒株进行了序列比对。结果显示:4株分离株的bp26序列长度均为900bp,开放阅读框为753bp,与疫苗株M5同源性为100%,疫苗株S2和A19的同源性为99.99%;分析发现所有序列中共有4处变异,A19 bp26基因的CDS区第304位A→G和第405位C→T突变,S2 bp26基因的第498位C→T和727位G→A突变;其中304位的A→G的变异导致其编码的氨基酸发生了从天冬酰胺(N)到天冬氨酸(D),727位G→A的变异导致氨基酸发生了缬氨酸(V)到异亮氨酸(I)的变化;而分离株和疫苗株M5未发生变异。4株分离株的omp10序列长度均为513bp,开放阅读框为396bp,同源性为99.99%,与疫苗株S2和A19同源性为100%;分析发现疫苗株M5的omp10基因序列发生了1处变异,第144位C→T,但没有引起氨基酸改变,其他菌株没有发生变异。     

布鲁氏菌外膜蛋白22基因克隆与原核表达

本试验以布鲁氏菌外膜蛋白22（omp22）基因作为研究对象,通过基因序列克隆、表达载体构建、大肠杆菌原核表达与亲和纯化,对蛋白的表达与纯化进行了研究。结果显示,omp22基因的核苷酸序列含有639 bp,编码212个氨基酸残基,预测分子质量为22 ku,电泳结果显示重组omp22蛋白的分子质量为47 ku,与理论值相符。本试验结果为进一步研究重组omp22蛋白的免疫刺激与免疫保护作用奠定了基础。     

羊种布鲁氏菌Wzt基因的克隆及原核表达

为进一步研究Wzt蛋白在光滑型脂多糖合成路径中的作用,本试验利用PCR技术,以羊种布鲁氏菌16 M株基因组为模板,扩增出大小为759 bp的Wzt基因片段,将其连入pMD20-T载体,测序正确后构建重组质粒pET-28a-Wzt,转化E.coli BL21(DE3)工程菌,IPTG诱导其表达,最后用Western blotting鉴定蛋白。结果显示,扩增出的Wzt基因片段大小为759 bp,与GenBank中登录的羊种布鲁氏菌16 M株Wzt基因序列(登录号:AF047478.1)同源性为99.87%,证明成功克隆了Wzt基因,同时成功构建了pET-28a-Wzt原核表达载体,并在E.coli BL21(DE3)工程菌中表达了Wzt蛋白,诱导得到的融合蛋白大小约为30 ku,位于25～35 ku之间,与目的蛋白大小一致,结果表明成功表达了目的基因。     

新疆绵羊种布鲁氏菌外膜蛋白OMP36的表达蛋白OMP2b基因的克隆与表达

以表达新疆绵羊种布鲁氏菌外膜抗原蛋白OMP36的表达蛋白OMP2b,探索其作为诊断抗原和分子疫苗的可能性。采用PCR扩增技术,从新疆绵羊种布鲁氏菌基因组DNA中扩增出OMP2b基因片段,将该片段克隆于原核表达载体PE-28a(+),构建成重组质粒,IPTG诱导表达,SDS-PAGE检测有无蛋白的表达。结果表明,获得长约1 083bp的PCR片段,序列分析结果与已知绵羊种OMP2b同源性达89.72%;SDS-PAGE检测表达产物,在相对分子量39 ku获得了新疆绵羊种布鲁氏菌外膜蛋白OMP36的表达蛋白OMP2b基因片段,并在大肠杆菌中实现了表达。     

布鲁氏菌外膜蛋白2b基因的克隆、原核表达及蛋白生物信息学分析

本试验旨在克隆布鲁氏菌外膜蛋白2b（Omp2b）基因并进行原核表达和蛋白的生物信息学分析。根据布鲁氏菌M5-90株外膜蛋白Omp2b基因序列设计引物,以布鲁氏菌基因组为模板,通过PCR技术扩增得到Omp2b基因片段,回收纯化后,将此片段连接入pMD20-T质粒,将该重组质粒转化E.coli DH5α感受态细胞,挑取阳性克隆菌提取质粒后,送公司测序。将该片段亚克隆入pET28a载体,构建pET28a-Omp2b表达载体,转化E.coli BL21（DE3）菌株,IPTG诱导其表达,用SDS-PAGE和Western blotting分析鉴定此蛋白。运用DNAMAN、BioEdit等各种工具软件对Omp2b基因编码的氨基酸序列进行分析。结果显示,成功克隆了Omp2b基因,其开放阅读框为1041 bp,编码347个氨基酸;构建了pET28a-Omp2b原核表达载体,并在E.coli BL21（DE3）中成功表达了Omp2b基因,表达蛋白约38 ku;Omp2b蛋白二级结构中α-螺旋、伸展链、β-折叠和无规卷曲分别占20.17%、26.22%、5.76%和47.84%。     

新疆绵羊种布鲁氏菌外膜蛋白omp2b基因的克隆与序列分析

根据已报道的绵羊种布鲁氏茵外膜蛋白基因omp2b的核酸序列设计引物，从新疆绵羊种布鲁氏菌基因组中扩增到了omp2b基因。将该片段克隆到PBS—T载体上，并对所得到的重组质粒进行酶切分析、PCR鉴定，证明所得到的片段为阳性重组子。与报道的绵羊种布鲁氏菌omp2b序列有89．72％的同源性，并在N端存在高度保守区。至此得到omp2b基因的全长克隆，通过对所克隆的基因和其他布鲁氏菌外膜蛋白omp2b的进化树分析，发现其和牛种布鲁氏茵的亲缘关系最近，同源性较高。     

羊种布鲁氏菌Rev.1疫苗株VirB12基因缺失株的构建及鉴定

为获得毒力较弱且能够区分疫苗免疫与自然感染的羊种布鲁氏菌候选疫苗株,本研究构建羊种布鲁氏菌Rev.1疫苗株VirB12基因缺失突变株。分别扩增Rev.1疫苗株VirB12基因上下游同源臂序列以及卡那霉素抗性基因,采用融合PCR方法将3个基因片段连接构建突变盒,连接至pMD19-T载体,电转化入布鲁氏菌Rev.1感受态细胞筛选阳性克隆,获得Rev.1-ΔVirB12突变株。Rev.1-ΔVirB12连续传代15代未发生回复突变。羊种布鲁氏菌疫苗株Rev.1-ΔVirB12的构建为羊种布鲁氏菌疫苗研制奠定了基础。     

羊种布鲁氏菌疫苗株PCR-RFLP鉴定方法的建立

为建立一种羊种布鲁氏菌Rev.1疫苗株PCR-RFLP鉴定方法,利用羊种布鲁氏菌Rev.1具有链霉素抗性的特性,选取与链霉素抗性相关编码核糖体蛋白S12的rps L基因为模板设计引物,经PCR扩增后,将产物进行Nci I酶切,发现羊种布鲁氏菌疫苗株Rev.1出现约500 bp条带,而不具有链霉素抗性的羊种布鲁氏菌株16M则出现384 bp条带。结果表明,PCR-RFLP方法能够用于羊种布鲁氏菌Rev.1疫苗株的鉴定,这为今后区分羊种布鲁氏菌疫苗株Rev.1免疫与野株感染提供了基础。     

IS711和omp2作为布氏杆菌种属及种株间分子鉴别诊断标记的研究

布氏杆菌为世界性具重要公共卫生意义的人兽共患疫病原，分6个种。建立种间及种株间安全敏感、经济有效的快速鉴别诊断方法对布病防制及分子流行病学研究具有重要意义。布氏杆菌IS711和omp2基因具有种属特异性，可用于布氏杆菌的PCR分子诊断。其中IS711为转座因子，在不同种布菌种存在插入位置的多态性，外膜蛋白OMP2编码基因则存在反向重复序列及种株间的多态性。为此，分别采用复式-PCR、PCR和限制性酶切片段长多态性（RFLP）分析，对分属于B．mclitcnsis、B．suis和B．abortus的不同种布氏杆菌的不同种株，M5、M16、S2、S6和S19进行分子鉴别诊断。结果显示，根据IS711基因特定PCR扩增片段长多态性，可进行布氏杆菌种间的快速鉴别；而omp2编码基因PCR扩增片段PsrⅠ、KpnⅠ、NcoⅠ和Eco47 Ⅲ等4种限制酶片段长多态性，则可成为布氏杆菌菌株间特异的分子鉴别诊断标记，甚至疫苗株M5和野毒株M16之间的分子诊断标记。     

布鲁菌外膜蛋白OMP10表达及其抗原性的研究

设计1对特异性引物对羊布鲁菌16M总DNA进行外膜蛋白omp10的PCR扩增,得到了一个大小为330 bp的目的基因片段(去掉17个氨基酸编码的信号肽),测序证实它与国外报道的羊布鲁菌omp10基因完全一致.将其克隆到表达载体PET-30a中,经酶切、PCR扩增和测序分析,表明重组表达载体构建成功.将此重组质粒转化入大肠埃希菌BL21(DE3)中,IPTG诱导表达,该基因以包涵体的形式在大肠埃希菌中表达,经过包涵体的变性、复性和亲和层析纯化,成功获得大小为14.2 ku的融合蛋白,与理论推测的蛋白分子质量一致;Western blot和间接ELISA试验证明,纯化之后的OMP10重组蛋白可以被布鲁菌阳性血清识别.     

8株布氏杆菌BCSP31基因的序列分析

参照GenBank中布氏杆菌的全基因组序列，设计一对特异性引物，通过PCR方法，扩增了8株来自3个布氏杆菌种的布氏杆菌表面蛋白31（BCSP31）全基因。PCR产物经克隆和序列分析后发现，该基因非常保守，8株不同菌株间的同源性高于99．3％；进化关系分析显示，5株中国来源的菌株（S2，M5，M111，M28，A387）显示了最近的同源关系，其中2个弱毒菌株S2和M5的BCSP31基因序列100％同源。3株外国来源的菌株（S19，2308，Rev．1）中，S19和2308同源性为100％。Rev．1与其他7株布氏杆菌BCSP31基因均有较大的差异。序列分析结果表明，BCSP31基因序列差异与布氏杆菌的种属和毒力无相关性。     

Induction of immune response in mice with a DNA vaccine encoding outer membrane protein (omp31) of Brucella melitensis 16M

Brucellosis causes serious economic losses to goat farmers by way of reproductive losses in the form of abortions and stillbirths. Nucleic acid vaccines provide an exciting approach for antigen presentation to the immune system. In this study, we evaluated the ability of DNA vaccine encoding the omp31 protein of Brucella melitensis 16M to induce cellular and humoral immune responses in mice. We constructed eukaryotic expression vectors called pTargeTomp31, encoding outer membrane protein (omp31) of B. melitensis 16M. pTargeTomp31 was injected intramuscularly three times, at 3-week intervals in groups of mice 6 weeks of age. pTargeTomp31 induced good antibody response in ELISA . pTargeTomp31 elicited a T-cell-proliferative response and also induced a strong gamma interferon production upon restimulation with either the omp31 antigen or B. melitensis 16M extract. We also demonstrate that animals immunized with this plasmid elicited a strong and long-lived memory immune response. Furthermore, pTargeTomp31 elicited a typical T-helper 1-dominated immune response in mice, as determined by immunoglobulin G isotype analysis. This vaccine also provided the moderate degree of protection to the mice. This study for the first time focuses on DNA immunization of a gene from B. melitensis. These results may lead to the development of a DNA-based vaccine for the control of brucellosis in goats.     

新疆绵羊种布鲁氏菌HtrA基因与GroEL基因的克隆及其原核表达

根据已发表的牛流产型布鲁氏菌HtrA（High temperature requinnent A）基因、GroEL（热休克蛋白）基因设计特异性引物，从新疆绵羊种布鲁氏菌基因组中扩增出HtrA、GroEL基因片段，将HtrA、GroEL基因片段纯化后分别克隆到T载体上测序，结果表明新疆绵羊种布鲁氏菌HtrA基因片段长1542bp，编码513个氨基酸，与发表的牛种（B．abortus）、羊种（B．melitensis）、猪种（B．suis）的HtrA基因序列的同源性分别为99．68％、99．81％、99．55％。GroEL基因片段长1641bp，编码546个氨基酸，与B．melitensis、B．suis以及B．aborms GroEL基因的核苷酸序列同源性分别为99．88％、99．82％、99．88％。HtrA基因和GroEL基因与发表的B．abortus、B．melitensis、B．suis的HtrA基因和GroEL基因序列的具有很高的同源性。按正确的阅读框架分别将两基因片段定向克隆到表达载体pET．28a上，将重组质粒转化到大肠杆菌BL21菌株，经IPTG诱导表达，SDS-PAGE电泳和western blot分析表明，HtrA、GroEL基因能在大肠杆菌中成功表达，表达的蛋白分子量都约为60Ku，并能和布鲁氏菌免疫兔子产生的抗体发生特异性的结合。     

羊布鲁茵16MvjbR蛋白酵母双杂交诱饵表达载体的构建及其毒性和自激活效应检测

利用Sos招募系统（SRS）,通过聚合酶链反应（PCR）扩增羊布鲁菌16MVjbR基因的编码序列,定向克隆到酵母表达载体pSos中,构建诱饵重组质粒pSos－VjbR,经测序正确后其将转入酵母菌cdc25H（α）感受态细胞,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性作用及对报告基因有无自激活作用。结果表明,经序列测定证实重组诱饵质粒pSos－VjbR构建成功。重组质粒转化入酵母细胞后,经检测其表达产物对cdc25H（α）酵母细胞无毒性作用,对报告基因亦无自激活作用。这为利用SRS来研究与羊布鲁菌16MVjbR蛋白相互作用的蛋白奠定了基础。     

2308、M28、S1330三株不同种布鲁氏菌的毒力测定

为了测定牛、羊、猪三株不同种布鲁氏菌参考强毒株的毒力,选择了牛种2308、羊种M28和猪种S1330株,分别用雌性豚鼠（Hartley）和雌性小鼠（Balb/c）对其毒力进行测定。豚鼠测毒试验中,用含不同菌数的菌液腹股沟皮下注射5只豚鼠,测定2308、M28、S1330菌株的豚鼠最小感染量（MID）,结果显示以上3种毒株对豚鼠的最小感染量分别为9 CFU、10 CFU和30CFU。小鼠测毒实验中,将2308、M28和S1330菌液按1×105CFU/0.2 mL/只腹股沟皮下注射小鼠各5只,2周后分别剖杀小鼠,取脾脏测定含菌量,平均脾含菌量分别为1676971、314765、83811CFU/g脾脏。豚鼠和小鼠测毒均显示牛种2308株毒力最强,羊种M28株次之,猪种S1330毒力最弱。本研究首次用豚鼠和小鼠同时测定了布鲁氏菌2308、M28、S1330株的毒力,补充了布鲁氏菌参考强毒株的毒力数据。     

Brucella species lacking the major outer membrane protein Omp25 are attenuated in mice and protect against Brucella melitensis and Brucella ovis

To aid in the development of novel efficacious vaccines against brucellosis, Omp25 was examined as a potential candidate. To determine the role of Omp25 in virulence, mutants were created with Brucella abortus (BA25), Brucella melitensis (BM25), and Brucella ovis (BO25) which contain disruptions in the omp25 gene (Deltaomp25 mutants). Western immunoblot analysis and PCR verified that the Omp25 protein was not expressed and that the omp25 gene was disrupted in each strain. BALB/c mice infected with B. abortus BA25 or B. melitensis BM25 showed a significant decrease in mean CFU/spleen at 18 and 4 weeks post-infection, respectively, when compared to the virulent parental strain (P<0.05, n=5). Mice infected with B. ovis BO25 had significantly lower mean CFU/spleen counts from 1 to 8 weeks post-infection, at which point the mutant was cleared from the spleens (P<0.01, n=5). Murine vaccination with either BM25 or the current caprine vaccine B. melitensis strain Rev. 1 resulted in more than a 2log(10) reduction in bacterial load following challenge with virulent B. melitensis (P<0.01, n=5). Vaccination of mice with the B. ovis mutant resulted in clearance of the challenge strain and provided 2.5log(10) greater protection against virulent B. ovis than vaccine strain Rev. 1. Based on these data, the B. melitensis and B. ovis Deltaomp25 mutants are interesting vaccine candidates that are currently under study in our laboratory for their safety and efficacy in small ruminants.     

The putative penicillin-binding proteins 1 and 2 are important for viability, growth and cell morphology of Brucella melitensis

The penicillin-binding proteins (PBPs) are enzymes that regulate the assembly of the peptidoglycan layer of the bacterial cell wall. The genome of Brucella melitensis strain 16M possesses seven pbp genes: three in pbp-1 family (designated as 1A, 1B, and 1C); one in pbp-2 family; and three in pbp-6 family (designated as 6A, 6B, and 6C). We investigated the importance of pbp-1 and pbp-2 genes to viability, cell morphology and infectivity of B. melitensis. A recombinant B. melitensis strain (designated 16MDeltapbp1C) was generated by disrupting the pbp-1C of strain 16M by allelic exchange. This strain produced nearly 20% smaller colonies on trypticase soy agar plates, and grew slower in trypticase soy broth compared to the strain 16M. Electron microscopy revealed that strain 16M exhibited native cocco-bacillus morphology, while 16MDeltapbp1C possessed a spherical morphology. Strain 16MDeltapbp1C did not differ from strain 16M in terms of recovery from infected mouse macrophage cell line J774.1, or recovery from spleens of infected BALB/c mice, suggesting that pbp-1C is dispensable for intracellular persistence of B. melitensis. Expression of mRNA of fixR, the gene downstream of pbp-1C was similar between the strains 16M and 16MDeltapbp1C suggesting that disruption of pbp-1C did not induce any polar effects. Multiple attempts to mutate pbp-1A, pbp-1B, or pbp-2 genes failed, most probably because these genes are indispensable for viability of B. melitensis. Our findings suggest that pbp-1C regulates in vitro growth and cell morphology, whereas pbp-1A, pbp-1B, and pbp-2 are essential for viability of B. melitensis.