边缘革蜱GST家族靶基因克隆表达及其保护性抗原筛选

来源 :新疆农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:f_m_q
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新疆是我国的畜牧业大省之一,畜牧业健康发展是区域性经济发展的关键。蜱虫(Tick)是在传播病原体方面仅次于蚊子的吸血节肢动物,据报道,蜱虫能够传播多种病原体,其中包括了部分人畜共患病,对养殖业及养殖户的健康带来了重大危害。革蜱(Dermacentor spp)为新疆的优势蜱属,其中边缘革蜱(Dermacentor marginatus)是优势种之一,该蜱至少能够传播6种病原体。目前牧民防治蜱虫的主要方式为使用杀螨剂对该区蜱虫进行灭杀,但杀螨剂等含有各种有害物质的化学试剂在喷洒灭蜱的过程中会对当地的草场及水源等造成污染,而且还会使蜱虫产生耐药性,故蜱虫的综合治理需要疫苗来防治,例如GSTs、Bm86、Subolesin,目前已经对多种蜱虫侵袭具有保护作用。雌性蜱虫在大量的吸食血液后,会造成蜱虫的氧化应激,GST作为谷胱甘肽过氧化物酶的一种,能够缓解蜱的氧化应激。目前研究记载,肩突硬蜱有35种GST基因。为了挖掘边缘革蜱GST家族抗蜱疫苗候选基因,本研究通过扩增测序进行系统进化分析鉴别GST家族基因及基因谱,通过生信方法分析6种GSTs理化特性和结构特点;通过RT-q PCR测定边缘革蜱不同发育龄期、关键吸血期、4种不同器官的相对表达量;表达4种不同蛋白制备多抗检测其免疫原性,为边缘革蜱抗蜱疫苗的研究提供技术支撑。(1)本研究通过实验室前期得到的边缘革蜱转录组数据结合森林革蜱基因组数据NCBI比对结果,借助转录组学、分子生物学方法,筛选出与氧化应激相关的GST基因。通过设计引物扩增6种靶基因送测序,BLAST比对建系统进化树,获得了Dm GSTE2、Dm GSTE3、Dm GSTK1、Dm GSTM5、Dm GSTM6和Dm GSTZ2等6种靶基因,上传后登录号分别为:MW280833、MW280834、MW280835、MW280836、MW280837、MW280838;在线软件预测得到了6种基因的生物学信息,其中理论等电点中Dm GSTE3、Dm GSTK1等电点分别为7.55、9.67,说明这两种基因对应的蛋白为碱性蛋白,其他为酸性蛋白;Dm GSTE3不稳定系数为31.44<40,说明该Dm GSTE3在溶液中性质稳定;信号肽、跨膜区预测结果显示仅Dm GSTM6有信号肽和跨膜区。过敏性预测结果显示,6种蛋白均为非过敏原。(2)通过实验室纯蜱培养获得边缘革蜱的不同发育龄期虫株样本以及半饱血雌蜱、饱血雌蜱这两种状态下4种器官,按照通用的Trizol法对样本的RNA进行提取,按照试剂盒操作,将RNA反转录获得c DNA;使用primer 5.0设计RT-q PCR引物,通过RT-q PCR熔解曲线无双峰及RT-q PCR产物跑凝胶电泳条带单一无杂带验证了设计的引物有特异性;使用Ef-1α基因作为内参基因,使用设计的6种RT-q PCR引物进行边缘革蜱不同发育龄期、关键吸血期、半饱血雌蜱期4种器官和饱血雌蜱期4种器官表达量的测定。实验结果显示Dm GSTK1在饱血雌蜱这一时期,表达量最高(305 516 099);Dm GSTZ2雌蜱吸血96 h这一时期表达量(184 497)最高;Dm GSTE3基因在半饱血雌蜱卵巢表达量(1 098 414)最高。可以推测Dm GSTK1、Dm GSTZ2、Dm GSTE3较为适合作为抗蜱疫苗候选基因。(3)本研究以尚不清楚真正的抗原强弱的情况下,将前期试验已获得的6种基因挑选4种不同亚型进行表达,4种蛋白对应的最佳表达条件分别为Dm GSTM5(温度16℃,诱导时间17 h,诱导剂浓度0.6 mmo L/L)、Dm GSTZ2(温度16℃,诱导时间19 h,诱导剂浓度0.8 mmo L/L)、Dm GSTE3(温度16℃,诱导时间16 h,诱导剂浓度0.8 mmo L/L)、Dm GSTK1(温度16℃,诱导时间17 h,诱导剂浓度0.8 mmo L/L),通过试剂盒对4种蛋白酶活性进行检测,发现酶活性最高的为Dm GSTK1,Dm GSTZ2次之,说明表达的蛋白空间折叠正确。分别对小鼠进行4种蛋白的免疫接种试验,ELISA试验结果可知,Dm GSTK1抗体效价最高,Dm GSTZ2抗体效价次之。免疫印迹结果显示4种Dm GSTs蛋白均具有免疫原性和反应原性。通过免疫实验可知4种亚型中,Kappa亚型GST抗原性相对较强。(4)本研究综合生物信息学分析、抗原性预测、表达量测定、ELISA、酶活性检测结果可知,Dm GSTK1可以作为抗蜱疫苗候选基因之一。
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