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无乳链球菌(Sagalactiae)不仅能引起动物乳房炎,还能引起人的多种感染。对这些感染过去人们一直采用抗生素治疗,但由于抗生素具有许多副作用,并不断导致无乳链球菌耐药菌株产生,使抗生素治疗无乳链球菌感染受到了限制。因而促使人们寻求新的防制无乳链球菌感染方法。研究证实,无乳链球菌Sip蛋白作为抗原免疫小鼠,能提供良好的免疫保护效果。但有关Sip蛋白对无乳链球菌引起的动物乳房炎是否具有保护作用,尚不清楚。因此,本研究使用表达的Sip重组蛋白制备抗原,免疫奶山羊后研究其对无乳链球菌性乳房炎的免疫保护作用,为进一步研究开发无乳链球菌基因工程疫苗提供参考。
本研究从患乳房炎的奶牛乳汁中分离到1株链状球菌,并进行培养特性、生化特性、致病性等鉴定和药敏试验。结果,该菌株在血琼脂培养基上长成淡灰白色、隆起、闪光的小菌落,呈p溶血;在脑心浸出液(BHI)中培养,初期表现为均匀混浊,随着培养时间延长,在管底出现沉淀;在6.5%NaCI的BHI中不生长;镜检为革兰氏阳性球菌,呈长链状排列;山梨醇、甘露糖、七叶苷和棉实糖酵解试验阴性,乳糖、水杨苷和马尿酸钠酵解试验阳性;对试验所使用的青霉素G、复方新诺明、红霉素等12种抗生素均不敏感;将该菌株经乳房人工感染泌乳奶山羊,可引起乳房发生急性炎症,产奶量下降,CMT检测阳性甚至强阳性,乳汁SCC升高,乳汁成分发生变化,同时伴有体温升高、心跳加快等全身症状。以上结果表明该菌株为致病性无乳链球菌。
按照GenBank中的sip基因序列,利用DNAStar软件分析,设计一对引物。从分离菌株中扩增获得sip基因。将sip基因插入到pET-32a(+)表达载体中,并转化到Ecoli BL<,21>(DE3),经筛选获得pET-sip重组菌,表达后对其进行测序分析。结果,所扩增的核酸序列与GenBank中提供的sip基因序列相比,核苷酸和氨基酸同源性均为98%。说明sip基因高度保守。进一步对重组菌进行IPTG诱导表达和SDS-PAGE分析。结果与对照菌株相比,诱导后的pET-sip表达约为71 kDa、含有6个组氨酸标签的融合蛋白。经抗组氨酸标签抗体进行westem-blotting分析证实,表达的融合蛋白为目的蛋白。
利用重组蛋白上6个组氨酸残基能与Ni<2+>结合的特性,用MagneHis蛋白纯化系统对Sip重组蛋白进行纯化,得到单一的目的蛋白。将纯化后的Sip重组蛋白浓缩,并用弗氏佐剂乳化后,按3mg/羊的剂量皮下多点注射免疫5只奶山羊,并以等量生理盐水免疫3只奶山羊作对照。间隔两周再加强免疫1次。二免后两周,每只奶山羊一侧乳头管内注射无乳链球菌2×10<6>CFu,观察7天。结果,未免疫组奶山羊全部发病,乳房出现红、肿、热、痛、触之坚实等症状,乳汁由乳白色转变为黄绿色,并出现浆液性液体,内含少量凝乳块;CMT检测为强阳性;乳汁SCC升高,最高达630.7±72.5万/mL;乳汁成分改变;乳汁细菌学检查在接菌侧乳汁中均检出原接种细菌。而免疫组奶山羊均未见发病,两侧乳房均未出现上述变化,乳汁细菌学检查两侧乳房乳汁中均未检出原接种细菌,免疫保护率为100%.上述结果表明,表达的Sip蛋白可以对无乳链球菌性乳房炎提供良好的免疫保护。