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鼠伤寒沙门菌是一种重要的人畜共患病原菌,该菌引发的疾病在全世界范围内有较高的发病率和致死率,严重威胁人类安全和养殖业健康发展。胞外诱捕网(Extracellular traps, ETs)是新发现的一种除吞噬和自噬之外的先天性免疫防御机制,但很显然ETs对于鼠伤寒沙门菌感染并未发挥足够的防御作用而引发沙门菌病。鞭毛在细菌的运动性、毒性、定植能力、侵袭力、粘附性以及对机体的致病性起关键作用。虽然近年来沙门菌重组鞭毛蛋白作为佐剂应用于临床研究,但关于鞭毛蛋白在细菌致病性中起到的确切作用缺乏研究,且对于鞭毛蛋白是否影响细菌刺激先天性免疫细胞释放ETs尚未见相关报道。因此,本研究通过克隆鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因,并用生物信息学软件对其序列结构特征进行系统分析,构建鞭毛蛋白FliC原核表达系统和表达FliC的重组鼠伤寒沙门菌,同时采用同源重组技术构建鼠伤寒沙门菌FliC基因缺失菌株。从正向和负向构建鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC表达系统,为进一步探究鞭毛蛋白FliC在鼠伤寒沙门菌诱发先天性免疫细胞释放ETs的作用奠定基础。 1. 鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因的生物信息学分析 通过构建克隆载体,获得鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因,生物信息学相关软件进行对鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因的同源性以及其编码的蛋白的二级结构、三级结构、保守结构域、疏亲水性、理化性质、跨膜结构域和信号肽等进行预测分析。结果显示,成功克隆了1 488 bp的目的基因,该种属与大肠杆菌属有较高的同源性,该基因编码蛋白的α-螺旋、延伸连、β-转角和无规卷曲分别41.21%、21.62%、8.89%和28.28%;该蛋白理论分子量是51.612 kDa,理论等电点是4.79;该蛋白无跨膜结构域和信号肽,有3个N-糖基化位点,16个O-糖基化位点,可能存在25个B细胞优势抗原表位线性区域。 2. 鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因原核表达系统的构建及特性研究 通过PCR扩增鼠伤寒沙门菌SL1344鞭毛蛋白FliC基因,构建重组表达质粒pET-32a-FliC ,经大肠杆菌Rosetta(DE3)表达、镍离子亲和层析法纯化后用SDS-PAGE 和 Western-blot 方法分析;重组鞭毛蛋白与小鼠巨噬细胞系RAW264.7共孵育,ELISA和CCK-8法分别检测巨噬细胞细胞因子和巨噬细胞增殖情况,重组蛋白免疫小鼠后不同时间点检测细胞因子水平。结果显示,鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC在大肠杆菌中呈可溶性表达,且可获得纯度较高的重组鞭毛蛋白;Western-blot结果表明表达蛋白具有良好的反应原性;50 ng/mL和500 ng/mL重组鞭毛蛋白可刺激巨噬细胞增殖,同时促进巨噬细胞分泌IL-1、IL-4、IL-6、IL-8、IFN-γ和TNF-α;小鼠免疫重组蛋白后血清中细胞因子的分泌量呈倒“V”型变化,说明鞭毛蛋白与机体细胞因子的分泌有关。 3. 鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因缺失菌株的构建及生物学特性研究 利用同源重组方法构建鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因缺失菌株,以鼠伤寒沙门菌SL1344作为受体菌、大肠杆菌χ7213(pRE-?FliC)作为供体菌,将二者进行接合转移,并通过同源重组,两次结合进行筛选FliC基因缺失株,PCR鉴定结果及测序结果显示,成功构建鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白FliC基因缺失菌株SL1344?FliC;对缺失菌株的生长特性、缺失基因的稳定性、运动性、生物被膜形成以及缺失菌株对小鼠的毒力和对细胞的侵袭力等特性进行检测,结果显示,鞭毛缺失菌株的生长速度与野生菌株生长速度基本相同,但失去了运动性;其形成生物被膜的能力明显下降;对小鼠的毒性下降了约60倍;缺失菌株对HeLa上皮细胞的侵袭力也有一定的下降。 4. 表达鞭毛蛋白FliC基因的重组鼠伤寒沙门菌的构建与鉴定 通过 PCR 扩增鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白 FliC 基因,构建重组表达质粒pBR322-FliC,通过电转法将质粒导入鼠伤寒沙门菌SL1334,从而构建高效表达鞭毛蛋白FliC基因的重组鼠伤寒沙门菌。PCR、酶切、测序等鉴定结果表明,含重组质粒pBR322-FliC的鼠伤寒沙门菌构建成功。Western-blot结果显示,重组菌株鞭毛蛋白的表达量高于野生菌株,说明表达鞭毛蛋白FliC基因的重组鼠伤寒沙门菌构建成功。