嵌合型口蹄疫病毒样颗粒组装研究

来源 :安徽农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:michel_lin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 [目的]为研究和制备多联或多价口蹄疫病毒样颗粒疫苗奠定基础。[方法]将FLAG序列通过融合PCR技术插入口蹄疫结构蛋白VP1GHloop可变区,并通过大肠杆菌原核表达技术表达口蹄疫病毒衣壳蛋白VP0、VP3和嵌合型VP1,在体外组装出嵌合FLAG外源多肽的口蹄疫病毒样颗粒。[结果]大肠杆菌表达的口蹄疫衣壳蛋白主要以可溶性存在,在缓冲体系中融合标签被切除衣壳蛋白VP0、VP3和FLAGVP1组装成病毒样颗粒,其大小约25 nm左右。FLAG序列成功插入GHloop可变区第150-151氨基酸位点之间,外源多肽的插入没有影响衣壳蛋白VP1的空间结构。[结论]口蹄疫loop可变区引入外源抗原是可行的,但外源多肽的大小及理化性质会影响病毒样颗粒的组装效率。
  关键词 口蹄疫病毒;原核表达;GHloop;嵌合型病毒样颗粒
  中图分类号 S855.99 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)13-03902-05
  Abstract [Objective] The research aimed to lay the foundation for studying and preparing multiple or polyvalent viruslike particle vaccine of foot and mouth disease virus. [Method] FLAG sequence was inserted into variable region of structural protein VP1 GHloop of foot and mouth disease virus. Capsid proteins VP0, VP3 and chimeric VP1 of foot and mouth disease virus were expressed in Escherichia coli prokaryotic expression system. And the viruslike particles of foot and mouth disease virus with FLAG exogenous polypeptide was assembled in vitro. [Result] The capsid proteins of foot and mouth disease virus expressed by E. coli were mainly dissoluble. The fusion protein was cut in the buffer system, and capsid proteins VP0, VP3 and FLAG VP1 were assembled into viruslike particle (the size of about 25 nm). FLAG sequence was successfully inserted into 150-151 amino acid sites of variable region of GHloop. The insertion of exogenous polypeptide didn’t influence the spatial structure of capsid protein VP1. [Conclusion] It was feasible to insert exogenous antigen into variable region of GHloop, but the size and physical and chemical characteristics of exogenous polypeptide would influence the assembly efficiency of viruslike particle.
  Key words Foot and mouth disease; Prokaryotic expression; GHloop; Chimeric viruslike particles
  口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种急性、热性、高度接触性传染病,其易感动物主要是牛、羊等偶蹄动物。口蹄疫在亚洲、非洲和中东以及南美洲均有发生,造成了巨大的经济损失,被世界卫生组织划分为A类疾病[1-2]。目前,预防控制该病的疫苗主要是灭活苗和弱毒苗,但全病毒疫苗存在散毒风险且在交叉免疫保护方面存在不足。由于口蹄疫病毒有7个血清型、65个亚型[3],在特定的口蹄疫感染区域常伴有多种抗原变异体共同流行,因此迫切需要研发新型、高效的多价口蹄疫疫苗。
  对口蹄疫病毒结构蛋白的研究发现,其衣壳蛋白GHloop突出于病毒衣壳表面[4],包含口蹄疫病毒的主要抗原表位[5-8],且后续研究表明loop环抗原表位合成肽能够与相关抗体相互作用[9]。研究表明,loop环中保守的ArgGlyAsp(RGD)序列是细胞整合素识别位点,RGD序列与口蹄疫病毒侵入细胞密切相关[10-12],且RGD序列两侧的残基高度可变。因此,研究人员在重组亚洲I型口蹄疫病毒GHloop环中的150~151氨基酸之间插入含有10个氨基酸的保守序列(RTSRRGDAAA)成功完成病毒拯救。将FLAG外源多肽嵌入口蹄疫衣壳蛋白GHloop环RGD基序上游,成功构建了FLAG标记的重组口蹄疫病毒[13]。O型口蹄疫病毒中和表位插入亚洲I型口蹄疫GHloop可变区成功构建出多表位重组口蹄疫病毒,诱导机体能产生抗2种血清型的中和抗体[14]。以上研究均证实口蹄疫病毒GHloop可变区耐受外源多肽的插入。
  病毒样颗粒(Virus like particles,VLPs)作为最接近自然病毒粒子但不含病毒基因的类病毒颗粒在多个研究领域的突破性进展尽显其显著优势,尤其在疫苗研究及应用领域。VLPs重复且有序排列的抗原表位能够诱导近乎病毒自然感染的免疫力,被认为是目前最具优势的候选疫苗。目前有多种病毒都进行了病毒样颗粒疫苗的研究,如口蹄疫病毒[15-17]、猪圆环病毒[18-19]、人免疫缺陷性病毒[20]、乳头瘤病毒[21-23]等,病毒样颗粒疫苗的免疫效果与全病毒疫苗(灭活苗或弱毒苗)接近,但在交叉免疫方面仍然存在缺陷。因此,研究人员在病毒样颗粒疫苗研究的基础上进一步开始研究多价或多联病毒样颗粒疫苗,如嵌合型细小病毒样颗粒疫苗[24-25]、乳头瘤病毒多联病毒样颗粒疫苗[26-28]。   基于口蹄疫病毒样颗粒体外组装的研究及口蹄疫病毒GHloop独特的特点,笔者将FLAG标签蛋白插入衣壳蛋白GHloop环,通过大肠杆菌原核表达技术表达口蹄疫病毒衣壳蛋白并体外组装出嵌合FLAG外源多肽的口蹄疫病毒样颗粒。笔者首次体外组装嵌合型口蹄疫病毒样颗粒,以期为研究制备多联或多价口蹄疫病毒样颗粒疫苗奠定基础。
  1 材料与方法
  1.1 质粒、菌种、表达载体及抗体
  含南非2型FMDV分离株VP1、VP0和VP3编码区的重组克隆质粒pUC57SAT2V1、pUC57SAT2V0及pUC57SAT2V3由家畜疾病病原生物学国家重点实验室保存。带有 SUMO 和 6×His 融合标签的 pSMK、pSMA表达载体、JM109大肠杆菌及BL21(DE3)RIL表达菌株,均购自生工生物工程(上海)有限公司。小鼠抗 His 单克隆抗体、辣根过氧化物酶(HRP)标记兔抗鼠IgG抗体、兔抗FLAG单克隆抗体、辣根过氧化物酶(HRP)标记山羊抗兔IgG抗体,均购自Sigma公司。
  3 讨论
  大肠杆菌缺乏外源蛋白翻译后修饰体系,因此通常情况下大肠杆菌表达的外源蛋白大多以包涵体的形式存在,包涵体纯化需要变性、复性对衣壳蛋白的空间结构损伤较大,不利于体外包装病毒样颗粒。笔者对衣壳蛋白进行小泛素化修饰增加了目的蛋白的水溶性,实现了大肠杆菌可溶性表达口蹄疫衣壳蛋白,不仅为体外组装病毒样颗粒提供充足的蛋白,还保证了衣壳蛋白的空间构象不被破坏。尤其小泛素化修饰蛋白酶特异性识别小泛素化修饰蛋白可以通过小泛素化修饰蛋白酶将小泛素化修饰蛋白与目的蛋白分离使目的蛋白以天然构象存在,避免了小泛素化修饰蛋白对衣壳蛋白组装的影响。
  口蹄疫病毒结构蛋白VP1 GHloop环包含口蹄疫病毒主要抗原表位,能够诱导机体产生保护性中和抗体反应,其结构研究表明loop环突出于病毒衣壳表面且RGD基序周围是高度可变区,这为可变区内插入外源表位提供了理论依据。目前,通过细小病毒VP1独特区及乳头瘤病毒loop区插入外源表位成功制备出高免疫力嵌合型病毒样颗粒疫苗,这为制备嵌合型口蹄疫病毒样颗粒奠定了实践基础。亚洲1型口蹄疫病毒免疫表位插入O型口蹄疫病毒GHloop可变区既不影响O型口蹄疫病毒的复制,同时制备的重组病毒能够被特定的抗O型和亚洲1型特定表位的抗体识别,说明GHloop可变区免疫表位的插入没有破坏O型口蹄疫病毒loop可变区的免疫表位,且将亚洲1型口蹄疫病毒特定免疫表位呈递到病毒衣壳表面。目前研究表明二十面体病毒样颗粒在组装过程中跟真实病毒组装相似,组装过程中都会由衣壳蛋白组装成单体,再由单体通过共价键或疏水作用有序聚集形成组装前体或病毒样颗粒,因此推测GHloop环可变区插入外源多肽不会影响口蹄疫病毒衣壳蛋白的组装,能够形成嵌合型病毒样颗粒。该试验表明loop可变区150~151氨基酸位点FLAG标签蛋白的插入没有影响蛋白空间构象,并成功组装出嵌合型口蹄疫病毒样颗粒。这表明口蹄疫loop可变区引入外源抗原是可行的,但外源多肽的大小及理化性质会影响病毒样颗粒的组装效率。对于外源多肽的插入是否会影响或破坏口蹄疫病毒本身的抗原表位,有待进一步研究。
  参考文献
  [1] DOMINGO E,BARANOWSKI E,ESCARMIS C,et al.Footandmouth disease virus[J].Comp Immunol Microbiol Infect Dis,2002,25:297-308.
  [2] MASON P W,GRUBMAN M J,BAXT B.Molecular basis of pathogenesis of FMDV[J].Virus Res,2003,91:9-32.
  [3] PEREIRA H G.Subtyping of footandmouth disease virus[J].Dev Biol Stand,1976,35:167-174.
  [4] ACHARYA R,FRY E,STUART D,et al.The threedimensional structure of footandmouth disease virus at 2.9 A resolution[J].Nature,1989,337:709-716.
  [5] LOGAN D,ABUGHAZALEH R,BLAKEMORE W,et al.Structure of a major immunogenic site on footandmouth disease virus[J].Nature,1993,362:566-568.
  [6] MATEU M G,MARTINEZ M A,ROCHA E,et al.Implications of a quasispecies genome structure:effect of frequent,naturally occurring amino acid substitutions on the antigenicity of footandmouth disease virus[J].Proc Natl Acad Sci USA,1989,86:5883-5887.
  [7] PFAFF E,MUSSGAY M,BOHM H O,et al.Antibodies against a preselected peptide recognize and neutralize foot and mouth disease virus[J].EMBO J,1982,1:869-874.
  [8] STROHMAIER K,FRANZE R,ADAM K H.Location and characterization of the antigenic portion of the FMDV immunizing protein[J].J Gen Virol,1982,59:295-306.   [9] BITTLE J L,HOUGHTEN R A,ALEXANDER H,et al.Protection against footandmouth disease by immunization with a chemically synthesized peptide predicted from the viral nucleotide sequence[J].Nature,1982,298:30-33.
  [10] BURMAN A,CLARK S,ABRESCIA N G,et al.Specificity of the VP1 GH loop of FootandMouth Disease virus for alphav integrins[J].J Virol,2006,80:9798-9810.
  [11] JACKSON T,ELLARD F M,GHAZALEH R A,et al.Efficient infection of cells in culture by type O footandmouth disease virus requires binding to cell surface heparan sulfate[J].J Virol,1996,70:5282-5287.
  [12] MATEU M G,VALERO M L,ANDREU D,et al.Systematic replacement of amino acid residues within an ArgGlyAspcontaining loop of footandmouth disease virus and effect on cell recognition[J].J Biol Chem,1996,271:12814-12819.
  [13] LAWRENCE P,PACHECO J M,UDDOWLA S,et al.Footandmouth disease virus(FMDV)with a stable FLAG epitope in the VP1 GH loop as a new tool for studying FMDV pathogenesis[J].Virology,2013,436:150-161.
  [14] WANG H,XUE M,YANG D,et al.Insertion of type Oconserved neutralizing epitope into the footandmouth disease virus type Asia1 VP1 GH loop:effect on viral replication and neutralization phenotype[J].J Gen Virol,2012,93:1442-1448.
  [15] GOODWIN S,TUTHILL T J,ARIAS A,et al.Footandmouth disease virus assembly:processing of recombinant capsid precursor by exogenous protease induces selfassembly of pentamers in vitro in a myristoylationdependent manner[J].J Virol,2009,83:11275-11282.
  [16] GUO H C,SUN S Q,JIN Y,et al.Footandmouth disease viruslike particles produced by a SUMO fusion protein system in Escherichia coli induce potent protective immune responses in guinea pigs,swine and cattle[J].Vet Res,2013,44:48.
  [17] LEE C D,YAN Y P,LIANG S M,et al.Production of FMDV viruslike particles by a SUMO fusion protein approach in Escherichia coli[J].J Biomed Sci,2009,16:69.
  [18] WU P C,LIN W L,WU C M,et al.Characterization of porcine circovirus type 2 (PCV2)capsid particle assembly and its application to viruslike particle vaccine development[J].Appl Microbiol Biotechnol,2012,95:1501-1507.
  [19] YIN S,SUN S,YANG S,et al.Selfassembly of viruslike particles of porcine circovirus type 2 capsid protein expressed from Escherichia coli[J].Virol J,2010,7:166.
  [20] CAMPBELL S,FISHER R J,TOWLER E M,et al.Modulation of HIVlike particle assembly in vitro by inositol phosphates[J].Proc Natl Acad Sci USA,2001,98:10875-10879.   [21] XIE M,LI S,SHEN W,et al.[Expression,purification and immunogenicity analysis of HPV type 18 viruslike particles from Escherichia coli[J].Chinese Journal of Biotechnology,2009,25:1082-1087.
  [22] YAN C,LI S,WANG J,et al.[Expression,purification and immunogenicity of human papillomavirus type 11 viruslike particles from Escherichia coli[J].Acta microbiologica Sinica,2009,49:1527-1533.
  [23] ZHANG W,CARMICHAEL J,FERGUSON J,et al.Expression of human papillomavirus type 16 L1 protein in Escherichia coli:denaturation,renaturation,and selfassembly of viruslike particles in vitro[J].Virology,1998,243:423-431.
  [24] CASAL J I,RUEDA P,HURTADO A.Parvoviruslike particles as vaccine vectors[J].Methods,1999,19:174-186.
  [25] RUEDA P,HURTADO A,DEL BARRIO M,et al.Minor displacements in the insertion site provoke major differences in the induction of antibody responses by chimeric parvoviruslike particles[J].Virology,1999,263:89-99.
  [26] MULLER M,ZHOU J,REED T D,et al.Chimeric papillomaviruslike particles[J].Virology,1997,234:93-111.
  [27] SLUPETZKY K,SHAFTIKERAMAT S,LENZ P,et al.Chimeric papillomaviruslike particles expressing a foreign epitope on capsid surface loops[J].J Gen Virol,2001,82:2799-2804.
  [28] XU Y F,ZHANG Y Q,XU X M,et al.Papillomavirus viruslike particles as vehicles for the delivery of epitopes or genes[J].Arch Virol,2006,151:2133-2148.
其他文献
摘要 [目的] 研究三聚氰胺进入水体系统后的迁移情况。[方法] 利用室内模拟水生态系统,通过在饲料中添加三聚氰胺,测定不同暴露时间水体、金鱼藻、沉积物以及罗非鱼和田螺肌肉中三聚氰胺的含量。[结果] 给药期间水体、金鱼藻、沉积物以及罗非鱼和田螺肌肉中三聚氰胺含量都呈增加趋势,金鱼藻对三聚氰胺的吸附性较强。停药期间罗非鱼肌肉中三聚氰胺的含量显著下降,水体中的三聚氰胺含量呈缓慢下降趋势,而金鱼藻、沉积物
期刊
摘要 利用宿州电网2008年8月~2010年9月逐日电力负荷和宿州逐日气象资料,系统分析电力负荷与气象条件的关系,分时段建立电力负荷预测模型,开发了宿州气象电力预测预警系统平台。该系统主要研究气象要素与电力负荷的关系,做出短期预测模型;结合WEB的CS和BS终端访问技术、数据挖掘技术、多因子变量回归技术和最优因子集组合技术,根据不同季节的特点,分5个时段对宿州电网负荷进行5 d的中短期预测。系统在
期刊
摘要 [目的]研究几种药剂对春甘蓝田小菜蛾及其天敌的影响。[方法]研究了毒死蜱、氯虫苯甲酰胺、阿维菌素及其混剂处理对春甘蓝田小菜蛾及捕食性天敌的影响。[结果]毒死蜱对小菜蛾的控制作用不理想,药后1、3、7 d的防治效果分别为18.17%、45.77%和-13.18% ,对捕食性天敌有明显的负面影响。阿维菌素对小菜蛾有一定的防治作用,最高防效(药后3 d)为60.42%,对捕食性天敌较安全。氯虫苯甲
期刊
摘要 在长期的进化过程中,针叶树逐步发展形成了由原生性防御和诱导性防御共同组成的防御体系,在抵抗机械损伤、病原菌侵染和植食性昆虫取食的过程中发挥了重要的作用。诱导性防御又分为结构防御和化学防御。文章分别从针叶树的周皮、韧皮部、木质部等组织结构的变化,萜烯类、酚类等化学防御物质的合成代谢等方面,描述了诱导性防御反应的特点和作用形式,总结了针叶树防御反应分子机制研究的最新进展。  关键词 针叶树;诱导
期刊
摘要 通过遥感监测的2013年9月~2014年3月冬小麦出苗率和土壤墒情的分析,对冬小麦的田间管理作出合理性建议。结果表明,2013年9月~2014年3月濮阳市降水量偏少,且分布不均,天气较为干燥,对冬小麦的生长影响较大。特别是进入4月份以后小麦生理上进入孕穗期,先后开花、授粉、灌浆;小麦的需水量增大,另外随着气温的升高,病虫害会大量发生,因此加强对冬小麦的田间管理工作、做好冬小麦田地土壤墒情监测
期刊
摘 要:“西方列宁学”作为西方一种从各个角度研究列宁思想的社会思潮,歪曲和贬损了列宁主义。就资本主义观而言,他们认为民粹经济学是列宁的理论来源。认真解读列宁论资本主义的重要文献《俄国资本主义的发展》,不难发现,列宁在社会分工、工业人口增加与农业人口减少、小生产者破产论、剩余价值实现论、资本主义市场论等一系列问题上都对民粹经济学作出了深刻批判。只有马克思的《资本论》才是列宁资本主义观的真正思想来源。
期刊
关键词:欠发达民族地区;金融发展;城镇化;渝东南  中图分类号:F830.6 文献标识码:A 文章编号:1671-9255(2015)03-0029-04  一、现状与背景分析  党的十八大报告中全面论述了城镇化建设问题的重要性,强调要科学规划城市群规模和布局,增强中小城市和小城镇产业发展,加大统筹城乡发展力度,增强农村发展活力,逐步缩小城乡差距,促进城乡共同繁荣。2012年中央经
期刊
摘要 在美好乡村建设的背景下,针对分水岭地区缺水的特征,以元疃镇塘西村为例,分析了其地域概况,中心村规划、产业布局概况,基础设备情况,以及规划创新与特色。通过将农业产业发展与生态环境保护相结合,旨在打造分水岭地区绿色长城,切实提高农民生活水平,改善地区生态环境。  关键词 分水岭;美好乡村;绿色长城  中图分类号 S26 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)13-03944-0
期刊
摘要 [目的]为养猪生产实践和科学管理决策提供参考依据。[方法]分析我国华南地区长白母猪妊娠天数的影响因素,并研究妊娠天数与其他繁殖性状的关系。[结果]胎次、分娩月份及年份对妊娠天数均有极显著影响。初产母猪的妊娠天数比经产母猪显著增长,低温季节分娩比高温季节有显著增长。妊娠天数近年来有显著缩短趋势(0.2 d/a)。妊娠天数与总产仔数、产活仔数、初生窝重、死胎数间呈极显著负相关,与木乃伊数及畸形数
期刊
关键词:赵壹;《穷鸟赋》;佛教  摘 要:赵壹《穷鸟赋》对人生困境的表述接受了佛教以鸟譬喻人生困境、佛教对人生困境的其他譬喻化表述、佛教以人生为痛苦的四谛说、佛教宣扬的佛陀信仰等题材和思想因素的综合影响。《穷鸟赋》是东汉较早接受佛教信仰、语言和义理等多重影响的文人文学文本,对于理解佛教在东汉生存发展的一般状态有重要意义。  中图分类号:I207.224 文献标志码:A 文章编号:1001-24
期刊