刚地弓形虫棒状体蛋白17的生物信息学分析、克隆表达及重组蛋白的免疫保护性研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:sh_duoduo
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目的用生物信息学方法分析刚地弓形虫棒状体蛋白17(TgROP17)的结构特性与抗原表位;克隆表达TgROP17基因,并对重组刚地弓形虫棒状体蛋白17(rTgROP17)进行纯化和抗原性分析;观察不同剂量rTgROP17滴鼻免疫小鼠诱导的免疫应答;观察最佳剂量rTgROP17抗弓形虫感染的保护作用;探讨rTgROP17作为弓形虫疫苗候选抗原的可能性。材料与方法第一部分:利用生物信息学在线分析程序并结合Gene Runner和DNAMAN软件分析预测TgROP17的理化性质、跨膜结构域、信号肽、可溶性、蛋白质翻译后修饰位点、二级结构和T细胞、B细胞抗原表位。第二部分:提取弓形虫RH株速殖子总RNA,根据TgROP17基因的开放阅读框设计引物并引入Bam H I和Xho I酶切位点,RT-PCR扩增出目的基因经双酶切后连接入pGEX-6P-1载体中,重组质粒转化至大肠埃希菌(E. coli)DH5α,阳性菌落经PCR、双酶切和测序鉴定。将重组质粒pGEX-6P-1-TgROP17转化至E.coli Rosetta(DE3)并用IPTG诱导表达,用GST-亲和层析柱纯化目的蛋白,SDS-PAGE检测表达纯化产物。Western blotting鉴定重组蛋白及其抗原性。第三部分:40只BALB/c小鼠随机分为5组,分别用15μg、25μg、35μg、45μg rTgROP17溶于20μl无菌PBS中滴鼻免疫小鼠,对照组用20μl PBS代替,于第0、14、21天各免疫1次。末次免疫后第14天,眼静脉丛采血并分离血清。收集鼻咽、阴道和小肠冲洗液,ELISA法检测以上冲洗液SIgA和血清IgG及其亚型。无菌取脾,培养rTgROP17或ConA刺激后的脾淋巴细胞,CCK-8法测定刺激指数(SI)。ELISA法测定脾淋巴细胞培养上清中IFN-γ、IL-2、IL-4和IL-5的含量。第四部分:BALB/c小鼠40只随机分为2组,35μg rTgROP17溶于20μl无菌PBS中,于第0、14、21天各滴鼻免疫小鼠一次,对照组用等量PBS代替。末次免疫后第14天,分别用1×104速殖子(慢性感染,免疫组和对照组各8只)或4×104速殖子(致死性感染,免疫组和对照组各12只)灌胃攻击每只小鼠。观察和记录致死性感染小鼠30天内健康状况和存活情况。攻虫后30天,颈椎脱臼处死慢性感染小鼠,分离计数肝、脑组织内速殖子数。结果第一部分:TgROP17是由608个氨基酸组成的可溶性蛋白,理论等电点为9.55,分子量为69056.2,分子式为C3087H4879N889O875S19,半衰期为30h,无跨膜结构域和信号肽,有8个翻译后修饰位点,存在24个B细胞抗原表位,23个CTL细胞表位,24个Th细胞表位。第二部分:RT-PCR扩增得到约为1850bp的产物,并成功构建重组质粒pGEX-6P-1-TgROP17。SDS-PAGE结果显示,表达纯化后获得相对分子量(Mr)约96kDa的可溶性重组蛋白。Western blotting结果显示,rTgROP17为带GST标签的重组蛋白,且能被兔抗弓形虫血清识别。第三部分:25μg、35μg和45μg组血清IgG以及小肠、鼻咽和阴道冲洗液SIgA含量均显著高于对照组(P<0.05或P<0.01),其中35μg组最高;且各组血清IgG2水平较IgG1水平高。与对照组相比,25μg、35μg和45μg组脾淋巴细胞SI显著增高,差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。25μg、35μg和45μg组细胞培养上清IFN-γ、IL-2含量均显著高于对照组(P<0.05或P<0.01),35μg组最高;35μg和45μg组IL-4含量高于对照组(P<0.05);IL-5含量各组间差异无统计学意义(P>0.05)。第四部分:慢性感染实验组肝组织和脑组织内虫荷(49.42±9.15×105/g和9.63±1.64×105/g)均显著低于对照组(120.62±16.7×105/g和18.91±3.24×105/g)(P<0.01),减虫率分别为59.17%和49.08%。致死性感染实验组30天生存率达75%,而PBS对照组小鼠为25%,两者生存曲线差异有统计学意义(P<0.01)。结论生物信息学分析显示刚地弓形虫棒状体蛋白17(TgROP17)具有多个T细胞和B细胞抗原表位;我们成功构建重组质粒pGEX-6P-1-TgROP17,经诱导表达、纯化获得重组刚地弓形虫棒状体蛋白17(rTgROP17),证实了rTgROP17具有抗原性。rTgROP17滴鼻免疫小鼠有效诱导了黏膜免疫应答及系统免疫应答,35μg剂量组效果最佳。rTgROP17可有效诱导抗弓形虫感染的保护作用,是有前景的弓形虫疫苗候选抗原。
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