银环蛇毒素及其基因工程研究进展

文章阐述了银环蛇毒素的特性、成分、蛋白质结构及其 c DNA和基因组 DNA,以及各种银环蛇毒素的克隆和表达研究概况。α,β、κ和γ-银环蛇毒素在结构上具有高度的同源性 ,在应用研究方面具有特殊的功能 ,主要应用在医学药理学、分子生物学和分子免疫学等方面。由于银环蛇毒分子量小 ,活性强 ,利用基因工程生产已成为开发相关产品的重要途径     

重组奶牛干扰素-α基因的原核表达

从健康奶牛的血液中分离白细胞，用刺激物诱导白细胞产生干扰素，采用RT—PCR扩增干扰素-α基因，构建原核表达载体pQE30-IFNα，用IPTG诱导表达。得到重组的奶牛成熟干扰素-α基因全长498bp，构建的原核表达载体诱导6h后表达量较高，表达产物的分子量约为20kD，从而获得了表达奶牛干扰素-α的基因工程菌株。     

白喉毒素DAB_(389)-αMSH重组毒素的构建及表达

利用含有白喉毒素N端序列的基因作上游引物、含有αMSH全序列作下游引物,以pET28a/DAB389-EGF为模板,PCR扩增DAB389-αMSH基因片段,用限制性内切酶EcoR I和NcoI酶切,并插入原核表达载体pET28a的相应位点,构建了重组表达载体pET28a/DAB389-αMSH,在大肠杆菌中表达重组融合蛋白DAB389-αMSH,转化菌经1 mmol/L IPTG、30℃诱导5 h,用SDS-PAGE和Western blot鉴定表达的重组毒素。结果表明扩增的片段与理论值一致,重组质粒的DNA序列分析正确;SDS-PAGE表明重组毒素相对分子量为43.76 KD,且表达量达菌体总蛋白量的31.6%。Western blot分析显示,重组毒素能特异性地与抗白喉抗体结合,表明已成功构建表达了重组DAB389-αMSH的工程菌株,并获得表达蛋白。     

产气荚膜梭菌α毒素突变体的表达及免疫保护力评价

对已知的产气荚膜梭菌CPA编码基因进行优化设计,同时引入包括第56和130位的天冬氨酸(D)突变为甘氨酸(G),及第275位的酪氨酸(Y)和第336位的天冬氨酸(D)突变为天冬酰胺(N)的4个氨基酸突变,经人工合成获得基因片段Gcpam4。将Gcpam4克隆至原核表达载体pET-30a(+)中进行表达与纯化,获得重组蛋白rCPAm4。利用Western blot方法检测rCPAm4与产气荚膜梭菌A型毒素抗血清的反应性,并采用小鼠检测纯化蛋白的毒力。随后,将rCPAm4与Montanide ISA 201佐剂以1∶1的比例混合乳化制备疫苗,免疫家兔,按照《中华人民共和国兽药典》(2015年版)规定的方法检测兔血清的中和抗体效价。二免后21d,对家兔通过耳缘静脉注射1个家兔MLD剂量的A型产气荚膜梭菌毒素,以检测rCPAm4对家兔的免疫保护效果。结果表明,rCPAm4主要以包涵体的形式表达,且能与产气荚膜梭菌A型毒素抗血清反应;小鼠安全性试验显示,5.5mg/kg剂量的rCPAm4对小鼠仍无致死性;免疫rCPAm4后,每毫升的一免抗血清可中和10～20个小鼠MLD、二免抗血清可中和30～50个小鼠MLD的A型产气荚膜梭菌毒素;1个家兔MLD的A型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组家兔100%死亡,免疫组家兔得到了100%的保护。以上结果表明,rCPAm4具有良好的安全性和免疫原性,从而为A型产气荚膜梭菌基因工程亚单位疫苗的研制提供了重要的试验数据。     

产气荚膜梭菌α-β2-ε毒素融合蛋白在大肠杆菌中的表达及免疫原性研究

为研究产气荚膜梭菌α、β、ε3种主要外毒素的免疫原性,构建基因亚单位多价疫苗,本研究通过PCR分别扩增α-β2及ε3种毒素基因,分别克隆于p Pro HTa载体中构建重组表达质粒p Pro-α-β2-ε,并转化大肠杆菌进行这3个目的基因的融合表达。SDS-PAGE分析显示,表达的α-β2-ε毒素融合蛋白大小约90 ku,主要以包涵体形式存在。将其免疫BALB/c小鼠后,分别利用A型和B型产气荚膜梭菌强毒素对免疫鼠进行攻毒,并测定免疫鼠血清中抗体对毒素的中和活性。结果表明,免疫鼠对A型和B型产气荚膜梭菌毒素1 LD100和2 LD100的攻毒保护率分别为100%和60%以及100%和80%。体外中和试验显示,免疫鼠血清稀释为1∶20时,对1 LD100A型和B型产气荚膜梭菌毒素的中和效率均可达到100%。以上结果表明,本研究制备的α-β2-ε融合蛋白具有良好的免疫原性,能够有效刺激机体产生中和抗体,可以作为基因工程疫苗的有效组分,为产气荚膜梭菌多价候选亚单位疫苗的研究奠定了基础。     

鸡β-防御素-2基因的克隆及原核表达载体的构建

鸡β-防御素是一类广谱抗菌阳离子小肽的总称,一般具有3个分子内二硫键。防御素对细菌、真菌乃至某些被膜病毒具有广谱杀伤作用。试验根据已发表的Gal-2基因序列,设计并合成了一对引物。以骨髓中的总RNA为模板,利用RT-PCR技术扩增目的片段并克隆到pGEM-TEasy载体上,经筛选鉴定获得阳性重组子pGEM-T-Gal-2。再经EcoRI、XbaI双酶切,插入pMAL-c2x质粒构建表达载体。利用PCR技术和酶切反应筛选转化子成功获得pMAL-c2x-Gal-2重组质粒。     

D型产气荚膜梭菌α毒素基因的克隆与高效表达

为建立产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)α毒素(cpa)克隆表达方法,应用PCR方法从羊源D型产气荚膜梭菌中扩增cpa成熟肽基因序列,将其插入pET-28b载体中,构建重组表达载体pET-28b-cpa;通过PCR扩增、双酶切和测序方法对重组载体进行鉴定及序列分析,然后转入BL21(DE3)pLysS中诱导表达;用SDS-PAGE检测目的蛋白大小及分布,Western blotting方法检测其反应原性。结果表明,所扩增的cpa基因大小为1110 bp,与GenBank参考序列同源性为99%以上;SDS-PAGE分析结果表明,目的蛋白大小为41.2 ku,与预期大小一致,在超声波裂解上清和包涵体中均有分布,但主要以包涵体为主,两者分布均具有和天然毒素相似的反应原性。     

产气荚膜梭菌α毒素C末端的二拷贝串联表达与免疫原性分析

本研究旨在获得产气荚膜梭菌α毒素(CPA)C末端(第247-370位氨基酸,CPA_C)二拷贝串联融合蛋白,并评价其免疫原性。对已知的A型产气荚膜梭菌CPA_C编码基因进行优化设计,将其以同向串连的方式串联成二拷贝基因(GCPA_(C2)),经人工合成获得基因片段GCPA_(C2)。将GCPA_(C2)克隆至原核表达载体pET-30a (+)中进行表达与纯化,获得重组蛋白rCPA_(C2)。利用Western Blot方法检测rCPA_(C2)与A型产气荚膜梭菌毒素抗血清的反应性。随后,用rCPA_(C2)免疫家兔,并检测一免及二免后兔血清的中和抗体效价。在二免21 d后,经耳缘静脉注射1个家兔MLD的A型产气荚膜梭菌毒素,检测rCPA_(C2)对家兔的免疫保护效果。结果表明,rCPA_(C2)主要以包涵体的形式表达且能与A型产气荚膜梭菌毒素抗血清反应。每毫升的一免和二免抗血清分别可中和30个和80个小鼠MLD的A型产气荚膜梭菌毒素。1个兔MLD的A型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组4/4死亡,免疫组得到了100%(4/4)的保护。以上结果说明,rCPA_(C2)具有良好的免疫原性,从而为A型产气荚膜梭菌病基因工程疫苗的研制提供了重要的实验数据。     

产气荚膜梭菌α毒素基因的克隆、表达及其抗血清的制备

本试验通过设计并合成1对引物,PCR扩增B型产气荚膜梭菌C58-2株α毒素完整成熟肽序列,并将其插入到pGEM-T Easy载体中,构建克隆载体pGEM-T-α。对克隆载体pGEM-T-α进行EcoRⅠ和Hind Ⅲ的双酶切,将得到的1125 bp片段以正确的阅读框架定向克隆于pET-28a(+)中,然后将重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)plys宿主菌中,37 ℃、1.0 mmol/L IPTG诱导该片段获得良好表达。经SDS-PAGE分析,其表达的蛋白约为46.1 ku,与预期大小一致。Western blotting结果显示,该重组α毒素蛋白可被A型产气荚膜梭菌定型血清识别,表明该重组α毒素蛋白具备与天然毒素相似的反应原性。重组α毒素蛋白在菌液上清、超声波裂解上清和超声波裂解沉淀中均有分布,且以包涵体表达为主,表明重组α毒素蛋白可同时在胞外、周质和胞浆表达。小鼠毒力试验结果表明,重组α毒素蛋白不具有毒性。毒素—抗毒素中和试验结果表明,该抗血清具有α毒素特异性。以重组α毒素蛋白作为抗原免疫家兔制备血清,效价测定结果表明每1 mL重组α毒素蛋白抗血清可以中和100 MLD的A型毒素。     

LacS基因原核表达载体构建及重组蛋白表达

克隆得到硫矿硫化叶菌中的糖苷酶基因LacS,利用原核表达载体pASK-IBA-2构建重组质粒pASK-IBA-2-LacS,酶切和测序鉴定证实LacS基因成功插入且基因阅读框正确。重组质粒pASK-IBA-2-LacS转化大肠杆菌Rosseta,去水四环素诱导后,菌液裂解离心亲和层析获得重组蛋白,western blot证实LacS在大肠杆菌Rosseta能高效表达。     

重组牛α-干扰素的原核表达与纯化

为在大肠杆菌表达系统中高效表达牛α-干扰素(bovine interferon-α,Bo IFN-α),将经密码子优化后的牛α-干扰素成熟蛋白基因合成并克隆到表达载体p Cold II中,转化大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,获得可溶性的表达蛋白。对重组菌表达条件进行优化,结果显示在IPTG浓度为0.64 mmol/L,诱导温度为15℃,诱导时间为9 h的条件下,可溶性目的蛋白的表达量最高。重组蛋白经镍柱纯化后的纯度为99.2%,表达量为36 mg/L菌液。重组蛋白在MDBK细胞上抗水泡性口炎病毒的活性为1×106U/mg。     

鸡肿瘤坏死因子-α原核表达及生物活性鉴定

为研究肿瘤坏死因子-α(TNF-α)免疫功能,从鸡盲肠扁桃体克隆TNF-α的CDs保守区全序列,与pGEX-6p-1载体连接构建原核表达质粒,转化大肠杆菌M109,IPTG诱导蛋白表达,经包涵体洗涤、溶解、复性、亲和柱层析获得纯化的融合蛋白,经Western-blot鉴定为鸡TNF-α融合蛋白;用CEF/VSV法和MTT法检测表明,该融合蛋白的抗病毒活性为1.2×26 U/mg,在5-6稀释度下能显著促进淋巴细胞增殖.     

水貂IFN-α基因的克隆与原核表达

从水貂基因组中通过PCR的方法克隆得到干扰素α基因(IFN-α),将IFN-β成熟肽插入原核表达载体pET32a,在E.coliBL21(DE3)工程菌中表达重组蛋白。结果表明IFN-β片段长564 bp,与已报道的水貂干扰素-α基因相比同源性98%。IFN-α成熟肽可编码166个氨基酸。重组质粒经ITPG诱导6 h后蛋白表达产物较高,表达量占菌体表达量的50%,分子量约为36 ku,与预期结果相符。     

鹅副粘病毒NP基因的原核表达及表达产物抗原性检测

根据GenBank中发表的GPMVSF02株的NP基因的核苷酸序列设计合成一对引物，通过RT-PCR扩增JS／1／97／Go株的NP基因，将其克隆人pMDl8-T载体，序列测定和分析表明：所扩增的NP基因的核苷酸长为1470bp，共编码490个氨基酸。再将NP基因定向亚克隆至原核表达载体pGEX-6P的多克隆位点，经酶切鉴定后将含有NP基因的阳性亚克隆重组质粒转化到大肠杆菌BL21中，用诱导荆IPTG分别以不同的浓度进行诱导，并在不同的诱导时间进行采样，样品经处理后通过SDS-PAGE、Westernblot和Dot-ELISA进行分析。结果显示：以终浓度为1mmol／LIPTG进行诱导4h表达可达到高峰。表达的融合蛋白大小约为80kD，并具有良好的抗原性。     

α-银环蛇毒素单克隆抗体的研究进展

作者介绍了α-银环蛇毒素（α-bungarotoxin,α-BGT）的特性、免疫原性、蛇毒抗血清作用及整体概况，并重点叙述了α-BGT单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)与抗血清相比的独特优势、α-BGT McAb的制备方法及α BGT McAb在医学、分子生物学和毒素检测上的应用现状及展望。提示制备α-BGT McAb及开发检测α-BGT试剂盒有较大的经济价值。     

金黄色葡萄球菌β-溶血素基因的克隆及原核表达载体的构建

根据GenBank中的金黄色葡萄球菌β-溶血素（hlb）基因序列,设计合成1对引物,采用PCR方法扩增出与预期设计大小相符的hlb基因特异性条带,将扩增出的DNA片段克隆到pMD18-T载体中,转化感受态细胞,经平板筛选,酶切鉴定,获得阳性重组质粒,对重组质粒进行序列测定,结果表明：金黄色葡萄球菌β-溶血素基因全长982bp,不含终止密码子的目的基因,插入的位点、大小与读码框均正确。将hlb基因插入到原核表达pET-32a中,转化到BL-21感受态细胞中,获得了表达hlb基因的阳性重组质粒。     

猪Centaurin-α1的克隆分析与原核表达载体构建

Centaurin-α1是囊泡运输小G蛋白的重要调控因子,对病毒的入侵起着重要的调控作用。前期研究发现,猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染早期猪Centaurin-α1基因表达明显上调。猪Centaurin-α1基因克隆发现,其包含一个长度为1 125bp的开放阅读框(Open reading frame,ORF),预测编码374个氨基酸,理论分子质量为43.50kDa,pI为8.95。通过NCBI Blast和信号肽分析发现,其序列中包含一个Arf GAP和两个PH结构域,前22个氨基酸为其信号肽区域,氨基酸序列分子系统关系表明,猪Centaurin-α1与牛的亲缘关系较近。Centaurin-α1的原核表达载体也被构建,为进一步研究其在PRRSV感染过程中的调控提供基础。     

猪干扰素-δ基因原核表达载体的构建及高效表达

干扰素(interferon,IFN)因具有广谱抗病毒、抗肿瘤活性及免疫调节作用而备受关注。本研究根据GenBank上公布的猪IFN-δ核苷酸序列设计1对引物,通过PCR方法扩增出猪 IFN-δ基因,片段大小为513 bp,并将其克隆到原核表达载体上得到重组质粒。将重组质粒转化大肠杆菌Transetta BL21(DE3)受体菌,经SDS-PAGE电泳分析,结果表明,pET-30a-DsbA-IFN-δ表达量较高,表达的融合蛋白分子质量约20 ku,且主要以包涵体形成存在,经Western blotting分析发现表达的融合蛋白能与His标签单克隆抗体发生特异性反应。