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绿脓杆菌可以引起人和多种动物感染发病,是一种危害人类健康及畜牧业发展的重要条件致病菌。一直以来,人们希望能找出预防和控制该菌感染的有效方法。近年来发现绿脓杆菌具有广谱耐药性,其对大多数防腐剂和抗菌药物表现为天然或获得性多重耐药,所致感染可供选择的有效抗菌药物越来越少,使临床治疗的难度不断增加。此外绿脓杆菌血清型众多,不同血清型菌株其免疫原性不尽相同,给绿脓杆菌疫苗的研制带来很大困难。有实验证明f(l)iC基因是所有绿脓杆菌共同具有的基因,其编码的鞭毛蛋白是重要的表面抗原,具有种属特异性,且不同血清型之间具有相同的鞭毛蛋白免疫原,能产生交叉保护作用。鉴于绿脓杆菌感染的普遍性,以及鞭毛基因的特点,本研究克隆和表达f(l)iC基因,并结合小鼠免疫模型分析其免疫原性,探讨绿脓杆菌鞭毛蛋白疫苗对于绿脓杆菌感染的保护作用,对构建绿脓杆菌f(l)iC基因工程疫苗和从根本上防止绿脓杆菌的感染具有重要意义。
首先对山东地区分离的不同来源绿脓杆菌进行鞭毛抗原基因分型,以确定貂源绿脓杆菌的主要流行血清型。分析比较GenBank登录的绿脓杆菌f(l)iC基因序列,根据保守区域设计分型引物,以提取的细菌基因组DNA为模板,扩增f(l)iC基因的部分片段,根据片段大小确定鞭毛类型(A型或B型),对两种类型代表株的扩增产物进行测序分析,验证PCR分型方法的可靠性,最终得出山东地区貂源绿脓杆菌的流行血清型为H抗原基因A型。
其次对两种类型代表株f(l)iC全基因进行克隆与序列分析。根据Genbank登录的A型和B型f(l)iC基因序列分别设计引物,在引物的上下游分别引入酶切住点BamHⅠ和XhoⅠ,扩增两种鞭毛类型代表株PASD01和PASD03的f(l)iC(A型fliC1185bp、B型fliC1467bp)全基因,按常规方法克隆到pMD18-T载体,制备重组质粒,然后导入大肠杆菌DH5α中,用蓝白斑实验初步筛选可疑阳性克隆。可疑阳性克隆进一步进行特异PCR和酶切鉴定后对插入片段进行测序,并将测序的序列与已知序列进行同源性比较。
最后对A型鞭毛菌f(l)iC基因进行原核表达,并初步分析其免疫原性及免疫保护性。将测序鉴定正确的A型f(l)iC基因从pMD18-T-fliCA阳性克隆中纯化、回收,与表达载体pGEX-6P-1连接,并转化大肠杆菌DH5α中,得到基因工程菌,经酶切和测序鉴定正确的阳性克隆命名为pGEX-6P-1-f(l)iCA。将重组表达质粒转入大肠杆菌BL21(DE3)中进行IPTG诱导表达,表达产物进行SDS-PAGE与Western blot鉴定,可产生相对分子量约为66KD的表达产物,表明成功构建了f(l)iC蛋白的重组表达系统。以诱导表达的融合蛋白免疫家兔,制备兔抗鞭毛蛋白免疫血清,通过试管凝集试验测定抗体效价在1∶640-1∶1280之间,证明表达的融合蛋白具有较高的免疫原性,可作为亚单位疫苗的候选抗原。通过小鼠主动保护试验,计算小鼠存活率为90%以上,证明表达的鞭毛蛋白具有很好的的免疫保护性。