罗非鱼无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)LrrG蛋白的原核表达及其免疫原性研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:vipshaw
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近年来,罗非鱼养殖过程中链球菌病频繁爆发,严重影响了我国罗非鱼产业的可持续发展,目前链球菌病防控已成为罗非鱼养殖中的重点及难点。无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)是罗非鱼链球菌病的主要病原之一。LrrG蛋白是无乳链球菌表面较保守的蛋白之一,具有非血清型依耐性,是理想的候选疫苗抗原和免疫检测靶标。为获得罗非鱼源无乳链球菌LrrG蛋白并探讨其在罗非鱼体内的免疫原性,本实验根据GenBank中已报道的人源无乳链球菌LrrG基因序列,设计特异性引物,扩增获得罗非鱼源无乳链球菌的LrrG基因;利用NCBI的Conserved domain和PSIPRED分析LrrG蛋白的结构域和二级结构,DNAStar软件预测LrrG蛋白能否形成抗原表位;将LrrG基因片段克隆转入原核表达载体pET-32a(+),构建重组表达质粒pET-32a(+)/LrrG,再导入大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,低温诱导表达LrrG蛋白;并以LrrG蛋白对罗非鱼分别进行注射和口服免疫实验,探究其免疫原性及最佳免疫方式。主要研究结果与结论如下:1罗非鱼无乳链球菌LrrG基因与氨基酸序列分析本实验根据GenBank中已报道的人源无乳链球菌LrrG基因序列,设计特异性引物,扩增获得罗非鱼源无乳链球菌的LrrG基因。分析表明,其ORF为2361bp,编码786个氨基酸,与人源无乳链球菌LrrG基因(GenBank登录号:AY909605.1)核苷酸序列的相似性高达98.48%。DNAstar-EditSeq预测表明,罗非鱼无乳链球菌LrrG基因的ORF编码1条由786个氨基酸残基组成的肽链,相对分子量为88.5141kDa,理论等电点为9.26,分子式为C3951H6343N1095O1184S12,含有3个保守的LRR结构域。亲/疏水性分析表明,LrrG多肽链有3个主要的疏水区,亲水区域远大于疏水区域。DNAStar-Protean推测LrrG蛋白可以形成多个抗原表位。2罗非鱼无乳链球菌LrrG重组表达质粒的构建与原核表达将LrrG基因片段克隆转入原核表达载体pET-32a(+),构建重组质粒pET-32a(+)/LrrG,转入E.coli BL21(DE3)中,IPTG22℃诱导表达6h。SDS-PAGE显示,诱导表达蛋白的分子量为108.9kDa,并且该重组蛋白以可溶和包涵体2种形式存在。经His Bind亲和柱纯化获得LrrG纯蛋白,超滤管浓缩后LrrG可溶蛋白和包涵体蛋白浓度分别达3.40和3.19mg/mL。经Western blot检测,纯化后的LrrG可溶蛋白和包涵体条带单一、清晰。3罗非鱼无乳链球菌LrrG蛋白的免疫原性分析初步鱼体注射免疫实验表明,LrrG蛋白对罗非鱼的相对免疫保护率达69.28%,且免疫后4周的血清抗体滴度为1:800,免疫后2周血清抗体最大OD值为0.3515,免疫后4周为0.4635。采用PLGA作为佐剂,复乳溶剂挥发法制备PLGA-LrrG蛋白微球,微球平均粒径为4.5μm,包封率为38.54%,载药量为1.98%。体外释放曲线显示,该微球突释时间为前8h,突释量占27.74%,之后进入缓释阶段,28d的累积释放量达78.97%。PLGA-LrrG蛋白微球分别以注射和口服的方式免疫健康罗非鱼。各实验组均显示具有免疫保护力。注射0.5μg/g (蛋白量/鱼的体重)、1μg/gPLGA-LrrG蛋白微球,免疫保护率较高,分别达77.89%和77.81%;而注射2μg/gPLGA-LrrG蛋白微球免疫保护率略低。口服1μg/g PLGA-LrrG蛋白微球较口服0.5μg/g、2μg/g蛋白微球免疫保护率高,达77.54%。此外,注射组免疫保护率普遍高于口服组。罗非鱼经注射和口服方式免疫PLGA-LrrG蛋白微球后,其血清抗体水平和溶菌酶活性均显著高于对照组,注射组比口服组略高。空载PLGA微球与PBS组的血清抗体水平和溶菌酶活性均无显著差异,表明LrrG蛋白能够引起罗非鱼特异性和非特异性免疫反应。本研究表明,PLGA-LrrG蛋白微球可应用于罗非鱼无乳链球菌病的免疫预防,口服免疫1μg/g PLGA-LrrG蛋白微球,具有较好的免疫保护效果,且该免疫方式更为简单、生产可行性好。该研究为深入探讨无乳链球菌LrrG蛋白作为罗非鱼基因工程疫苗的潜在应用价值奠定了基础。
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