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狂犬病病毒CVS株G基因和IFN-α基因的克隆及双基因真核表达载体的构建

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维普资讯 http://www.cqvip.com 动物医学进展。2007,28(9):11-14 Progress in Veterinary Medicine 狂犬病病毒CVS株G基因和IFN一 基因的克隆及双基因真核表达载体的构建 李江涛 ,殷相平 ,柳纪省 ,李宝玉 ,李学瑞 ,杨 彬 ,兰 喜 ,胡永浩。 (1.中国农业科学院兰州兽医研究所家畜疫病病原生物学国家重点实验室,农业部畜禽病毒学重点开放实验室, 甘肃兰州730046;2.甘肃农业大学动物医学院,甘肃兰州730070) 摘 要:从狂犬病病毒CVS毒株致死的小鼠脑组织中提取总RNA,通过RT—PCR获得G基因;以 pMD18一T—d质粒为模板,PCR扩增得到IFN—a基因。两个基因和pIRES真核表达载体分别双酶切,连接构 建P IRES-G/IFN—a,经PCR、双酶切鉴定和测序证明载体构建成功。测得的G基因序列长1 575 bp,与 CVS株G基因氨基酸同源性为98.5%;IFN—a序列长为570 bp,与GenBank中登录号为NM 001017411的 IFN—a基因氨基酸同源性为91.6 。 关键词:狂犬病病毒CVS毒株;G基因;a干扰素;pIRES载体 中图分类号:Q786;¥852.659.5 文献标识码:A 文章编号:1007—5038(2007)09—0011-04 狂犬病(Rabies)是由狂犬病病毒(Rabies 广泛分布于亚、非、欧、美等各大洲,严重威胁人畜的 VlY ̄S,RV)感染引起的高致死性人兽共患传染病, 健康Ⅲ。狂犬病病毒属于弹状病毒科狂犬病病毒 收稿日期:2007—06-04 基金项目:国家高技术研究发展计划863项目(2006AA10A204);甘肃省科技攻关项目(2GSOS2一A41—006—02) 作者简介:李江涛(1981一).男.甘肃岷县人,硕士研究生。主要从事动物传染病学与分子免疫学研究。*通讯作者 [9] Vander Velden A W,Baumler A J,Tsoils R M,et al,Multi- host—range plasmid RK2[J].J Bacteriol,1996,178(7)l 2086— pie fimbrial adhesins are required for full virulence of Salmo- 2093. nella typhimur!um in mice[J].Infect Immun,1998,66(6): [11] Guo A,Lasaro M A,Sirard J C,et a1.Adhesin-dependent 2803—2808. binding and uptake of Salmonella enterica serovar Typhimuri— [10] Sobecky P A,Easter C I ,Bear P D,et a1.Characterization of um by dendritic cells[J].Microbiology.2007,153(4):1059— the stable maintenance properties of the par region of broad— 1069. The Combination of hok/sok—parDE Enhance Stability of the Plasmid Encoding Salmonella Type I Fimbrial Gene YANG Wei—hong ~,CHEN Yang ~,ZHANG Cheng—dong ~,SUN Gou—zhong 一, LING Jie—yu ~,TU Ling-ling 一,CHEN Huan-chun ’ ,GUO Ai—zhen ’ ’。 (1.TheState Key Laboratory oJ Agrit。ultural Microbiology,HuazhongAgricuture iversity,Wuhan,Hubei,430070,China; 2.TheHubei Provincial KeyLaboratory oJ。Preventive VeterinaryMedicinetHuazhongAgricuture University,Wuhan,Hubei,430070,China; 3.College oJ’VeterinaryMedicine,HuazhongAgriculture University,Wuhan,Hubeit430070,China) Abstract:In order to enhance plasmid stability,the fusion of hok/sok and parDE fragments(aphA—hok— parDE)of R1 and RK2 was subcloned into pAZ44 to obtain pAZ44一h.The plasmids pAZ44 and pAZ44一h were respectively transformed into Salmonella typhimurium by electroporation.The single colonies were picked up and cultured in LB broth.For every 12 h,10 ml of the samples was transferred to a new flask until 1 44 h.At the same time,the bacteria were inoculated onto the LB plates with different antibiotics. By comparing the bacterial number,the existence of plasmids was detected.The results showed that the plasmid pAZ44 without the stabilization system began to loss plasmid at the 1 2 h一24 h of culture,while pAZ44一h did not lose the plasmid during the first 10 passages(or 120h of culture).It demonstrated that aphA—hok—parDE previously enhanced the plasmid stability.This finding laid a good foundation for further study of Salmonella typhimurium type I fimbriae. Key words:plasmid stability;hok/sok;parDE;Salmonella 维普资讯 http://www.cqvip.com 12 动物医学进展2007年第28卷第9期(总第168期) 属,其基因组大小约为12 kb,编码5种主要结构蛋 白,即核蛋白(NP)、衣壳基质蛋白(MIP)、膜基质蛋 PBS制成1:5的悬液,反复冻融。然后以 7 500 r/min于4℃离心10 min,取上清液用于提取 RNA。其他步骤按RNA提取试剂盒说明书进行。 获得的RNA于一2O℃保存或直接用于反转录。 1.5 RT—PCR扩增G基因 白(M2P)、糖蛋白(GP)和转录酶大蛋白(LP)[2]。 糖蛋白被认为是惟一诱导中和抗体的蛋白,也 能刺激细胞免疫应答,可抵抗狂犬病病毒外周和脑 内途径的攻击 ],且具有众多的保护性抗原位 点 ],故近年来,在RV重组基因工程疫苗的研究中 在0。5 mL管中依次加人下列各液并充分混 匀:5×AMV缓冲液5 L,dNTP(各2.5 mmol/L) 3 L,RNasin 1 L,G1弓l物1 L,模板RNA 大都以糖蛋白eDNA作为目的基因,这些重组疫苗 可产生一定水平保护力,但总体上诱导产生的抗体 水平不够高,可能与没有其他结构蛋白的参与,针 对RV的免疫应答不充分有关[6]。 干扰素一a(interferon—a,IFN—a)是一种具有广 谱抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和促进细胞凋亡等多种 生物学活性的细胞因子 ]。本试验的目的是构建能 够同时表达狂犬病病毒CVS毒株G基因和IFN—a 基因的双基因真核表达载体,为进一步研究狂犬病 基因工程疫苗奠定基础。 1材料与方法 1.1毒株、菌株及载体 RV CVS毒株、JMlO9菌株、pMD18一T~a质粒 和P IRES载体由本实验室保存。 1。2 工具酶和主要试剂 性内切酶Xho I、iVgu I、Sal I、Not I、T4 DNA连接酶、DL 2 000 DNA标准、 一EcoT14 I di— gest、RNA提取试剂盒、胶回收试剂盒、质粒提取试 剂盒均为宝生物工程(大连)有限公司产品。其他试 剂均为分析纯试剂。 1。3 引物 根据GenBank中登录的狂犬病病毒序列和 IFN—a序列,分别设计了针对G和IFN—a的引物, 并根据plRES载体MCSA和MCSB的序列,在G1 G2、IFN—a1、IFN—a2中分别加人Xho I、Mlu I、 Sal I、Not I酶切位点(下划线部分),黑体部分为 Kozak保守序列。引物由宝生物工程(大连)有限公 司合成。两对引物的序列分别为: G1: 5 一GCA( rCGAGAOC rGG ℃AGGT一 v1、一3 G2:5 一( A( ACGCG1 I℃ACAGl1 TGA CTC一3 I a1:5 一GAC G1℃GAC ACC盯( AGC— I、( 一3 I : 5 一GAG0 X O ℃AG T][vI1( ℃一 CI AAACTG3 1.4狂犬病病毒RNA的提取 取狂犬病病毒CVS株致死的小鼠1只,无菌解 剖取脑组织少许,加适量含抗生素的溶液研磨,用 14 L,AMV 1 L,42℃孵育60 rain,95℃5 min。 PCR扩增采用5O L反应体系,含有2 IuL eDNA 模板,G1、G2引物各1 L和Taq DNA预混酶 25 L,加无菌去离子水至5O L。反应参数:95℃ 5 min;94℃1 min,54℃1 min,72℃2 min,共3O 个循环;最后72℃10 min。 1.6 PCR扩增IFN—a基因 扩增采用5O L体系,含有pMD18一T—a质粒、 IFN- ̄I和IFN—a2引物各1 L,Taq DNA预混酶 25 L,加无菌去离子水至5O L。反应参数:94℃ 5 min;94℃50 S,50℃50 S,72℃1 min,共3O个 循环;最后72℃10 min。 1.7 plRES ̄G真核表达载体的构建 将G基因PCR产物和plRES载体经Xho I和 乱I 37℃双酶切5 h,酶切产物电泳鉴定并胶回收 (按照宝生物公司胶回收试剂盒说明书进行)。 1。7.1 p IRES—G的连接 将胶回收的G基因产 物6 L、plRES 2 L、T4 DNA Ligase和T4 DNA Ligase buffer各1 L 16℃连接5 h。 1.7.2 plRES—G质粒的鉴定plRES—G连接产物 转化JMlO9感受态细胞后,按照宝生物公司质粒提 取试剂盒说明书进行质粒提取。后经PCR、双酶切 和测序鉴定。 1.8 plRES—G/IFN—a真核表达载体的构建及鉴定 将plRES—G和IFN—a PCR产物经Sal I和 Not I 37℃双酶切5 h,酶切产物胶回收后用T4 DNA Ligase连接(体系同1。7.1),转化JM109感受 态细胞后提取质粒,经PCR、双酶切和测序鉴定。 1.9序列分析 利用DNA Star软件对G基因和IFN-a基因序 列进行分析,比较核苷酸和氨基酸序列的同源性。 2 结果 2.1 PCR扩增产物电泳结果 扩增的IFN—a基因和狂犬病病毒CVS株G基 因电泳结果表明,获得了与预期大小一致的约 570 bp和1 575 bp的特异性条带(图1)。 维普资讯 http://www.cqvip.com 李江涛等:狂犬病病毒CVS株G基因和IFN—a基因的克隆及双基因真核表达载体的构建 13 2.2 重组质粒plRES—G的PCR和双酶切鉴定 得到约1 575 bp的目的带(图2),并经测序鉴定正 重组质粒plRES—G经PCR扩增和双酶切,均 确。 2 M 2 000 bp 1 882 bp 1 000 bp 750 bp I 489 bp 500 bp M.DNA标准DL 2 000;1~2.IFN—a基因PCR产物; M. —EcoT14 l标准;;1.P IRES-G的G基凼PCR严物} 3~4.G基因PCR产物 2.PIRES-G的双酶切 M.DNA Marker DL 2 000;卜2.IFN—a gene PCR products; M. —EcoT14 I Marker;1.G PCR products of P IRES-G ̄ 3—4.G gene PCR products 2.P IRES-G digested by Xho I+MZu I 图1 IFN—Ct基因和CVS株G基因的PCR扩增 图2重组质粒G基因PCR和酶切结果 Fig.1 Amplification of IFN—a gene and G gene of CVS strain Fig.2 G PCR products of G gene and endonuclease digestion analysis of P IRES-G 2.3 重组质粒plRES—G/IFN—oc的PCR和双酶切 的CVS株G基因序列进行比较 核苷酸同源性为 鉴定 99.2 9/5,氨基酸同源性为98.5 。与GenBank中的 重组质粒plRES—G/IFN—oc经PCR扩增和双酶 CVS株G基因氨基酸序列相比,所测基因在104R、 切,均得到约570 bp的IFN—oc目的基因(图3),并经 148K、166E、219A、262M、382I、522I共7处发生了 测序鉴定正确。 变异,但关键的GⅡ、GⅢ抗原结合位点及333位关 MI I 2 3 M2 键的毒力位点未发生变异。 2.4.2 IFN—a基因序列 测序结果表明,被测的 IFN—oc基因长为570 bp,编码190个氨基酸,将所测 序列与GenBank中的登录号为NM 001017411的 IFN—a基因序列进行比较,核苷酸同源性为94.6 9/5, 2 000 bp 氨基酸同源性为91.6 。 1 000 bp 3讨论 75O bp 500 bp 用于狂犬病预防的疫苗主要有灭活疫苗和减毒 活疫苗两种,灭活苗成本高,减毒活疫苗具有返祖的 可能,因而研制不含完整病毒颗粒的DNA疫苗对狂 M1.DNA标准DL 2 000;M2.X-EcoT14 I标准;1~2.pIRES-G/ 犬病的预防有重要意义。 IFN—a双酶切;3.P IRES-G/IFN—a的IFN—a基因PCR产物 近年来,各国学者对狂犬病基因工程疫苗的研 M1.DNA Marker DL 2 000;M2. —F ̄'oT14 I Marker ̄l_2.P 究主要集中在对糖蛋白的研究,据报道,用克隆了狂 IRES-G/IFN—a digested by Sal I+Not I;3.IFN—a PCR products 犬病毒糖蛋白基因的质粒肌肉内接种免疫小鼠,能 of P IRES-G/IFN—a 图3重组质粒P IRES-G/IFN—a的PCR和酶切结果 诱导高水平的体液免疫与细胞免疫,并能保护8O Fig.3‘PCR products of IFN—a gene and restriction enzyme digestion 以上小鼠抵抗狂犬病病毒颅内的攻击[8]。IFN—a由 analysis of P IRES-G/IFN—a 于可同时起到免疫增强和抗病毒效应,故在病毒病 2.4 G基因和IFN—oc基因的序列分析 的治疗和预防中具有重要的作用,但当干扰素与 2.4.1 G基因的序列及同源性分析 测序结果表 DNA疫苗混合后再给动物肌肉注射,可能由于干扰 明,所测G基因全长1 575 bp,编码525个氨基酸, 素与基因疫苗表达产物的局部微环境有显著差异, 将所测序列与GenBank中的登录号为AJ 506997 使得干扰素不能显著增强DNA疫苗的免疫原性[g]。 维普资讯 http://www.cqvip.com 动物医学进展2007年第28卷第9期(总第168期) 社,1997:777—955. 本试验选用狂犬病毒标准毒株CVS毒株的G 基因和IFN—Gt基因作为目的基因L1。。,分别克隆人 pIRES载体的MCSA、MCSB位点处,载体构建成功 [3] Benmansour A,Heblois H,Coulon P,et a1.Antigenicity of Rabies virus glycoprotein[J].J Virology,1991,65:4198—9203. [41 Dietzschold B,Wang H H,Rupprecht C E,et a1.Induction of protective immunity against rabies by immunization with rabies 后G基因和IFN—a基因位于同一个质粒上,使IFN— a对DNA疫苗的免疫调节作用出现在同一个微环 境中。在重组载体中,G基因和IFN—Gt基因之间是 virus r.bonuc1eoprotein[J].Proc Natl Acad Sci USA,1987,84: 9165-9169. IRES序列,IRES序列是来源于小RNA病毒科 [53 Bourhy H,Kissi B。Tordo N,et a1.Molecular diversity of the ly— ssavirus genus ̄J3.Virology,i993,I94(5):70—81. [6] Scrimgeour E M,Mehta F R.Rabies in Oman:failed post ex— posure vaccination in a lactating woman bitten by a fox[J].Int J Infect Dis,2001,5(3):160—162. mRNA 5 端的一段非翻译区,具有内部核糖体进入 位点的功能。转录时,在上游启动子控制下,两个基 因及IRES序列同时转录成一条单链mRNA,在翻 译时核糖体能同时进入并翻译IRES的上游和下游 的两个转录子,上游mRNA的翻译起始遵循一般的 [7]Decker T M,Ller M,Stockinger S.The Yin and Yang of type I interferon activity in bacterial infection[J].Nat Rev Immu— nol,2005,5(9):675-687. 真核基因翻译起始规律,IRES下游的mRNA的翻 译起始由核糖体直接进入IRES位点进行翻译[1 , 保证了G基因和IFN一0t基因各自的表达。 本试验成功构建了共表达狂犬病病毒CVS毒 株GP基因和IFN—Gt基因的真核表达载体,为进一 步研究狂犬病毒G基因和IFN—a基因编码蛋白的生 物学活性及研制狂犬病基因疫苗奠定了基础。 参考文献: [1]Rupprechti C E,Hanlon C A,Hemachudha T.Rabies reexam— [83 Rai N,Kaushik P,Rai A.Development of rabies DNA vaccine using a recombinant plasmid[J].Acta Virol。2005,49:207— 210. [9]孙树汉.核酸疫苗[M].上海:第二军医大学出版社,2000:149— 180. [103 Kurilla M G,Gabridilla C D,Holloway B P,et a1.Nucleotide sequence and host la protein interactions of Rabies virus leader RNA[J].Virol,1 984,50:773—778. [11]吴海涛,胡云龙,陈松,等.重组蛋白在中国仓鼠卵巢细胞中 高效表达的影响因素[J].中国生物工程杂志,2004,(8);125. ined[J].The Lancet Infectious Diseases,2002,2:327—343. [2]殷震,刘景华.动物病毒学(第2版)[M].北京:科学出版 Cloning and Sequence Analysis of RV CVS Strain Gene and IFN- Gene and Construction of plRES-G/IFN一 LI Jiang—tao ’ ,YIN Xiang—ping ,LIU Ji—xing ,LI Bao—yu , LI Xue—rui ,YANG Bin ,LAN Xi ,HU Yong—hao。 (1.State Key Laboratory oy Veterinary Etiological Biology,Key Laboratory oy Animal Virology of Ministry of Agriculture. Lanzhou Veterinary Research Institute,CAAS,Gansu,Lanzhou,730046,Chinal 2.College of Veterinary Medicine,GansuAgricultural University,Lanzhou,Gansu。730070,China) Abstract:G gene of Rabies virus CVS strain was amplified by RT—PCR and was found to be 1 575 bp、in length,the identity of the deduced amino acid sequence of G gene between RV CVS strain and AJ 506997 from GenBank is 98.5 .meanwhile,IFN—a was amplified by PCR and the the identity of deduced amino acid sequence of IFN一0t between this PCR product and NM 001017411 from Genbank is 916 .G gene was digested with Xho I and Mlu I and inserted into the cloning site of.P IRES,previously digested with the same enzymes,This recombinant plasmid was designated p IRES-G.IFN—a gene was digested with Sal I and Not I and ligated with recombinant plasmid p IRES—G,previously digested with the same enzymes, This recombinant plasmid was designated plRES-G/IFN—a. Key words:Rabies virus CVS strain;G gene;IFN一0t;plRES vector 

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