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SARS冠状病毒(SARS-CoV)感染引起严重急性呼吸综合症(SARS)。2003年冬春之际,SARS在我国以及世界上多个国家和地区爆发流行,对人类健康、经济发展和社会稳定造成了严重的危害。世界卫生组织曾发出警告:SARS是进入21世纪,严重威胁人类健康的疾病,是继艾滋病后,第二个能引起全球流行的新发传染病,这受到全世界广泛的关注,世界各国专业人士认为研制SARS疫苗是预防和控制SARS的关键。
SARS-CoV是一种单股正链RNA病毒,长约29,727个核苷酸,在rep基因下游有四个主要的开放阅读框,编码S、E、M和N这四个所有冠状病毒都具有的结构蛋白。M蛋白是SARS-CoV的一种重要的结构蛋白,在己知的冠状病毒的结构蛋白中它的含量是最丰富的,最主要的是它能引起宿主产生中和抗体。另外,M蛋白和病毒的出芽和装配有关。M蛋白含有高度保守的糖基化序列,而且它的糖基化可能与病毒和宿主的相互作用有关。由于M蛋白在冠状病毒的生命周期中具有重要作用,而且它有免疫原性,这使它成为抗SARS药物研究、疫苗研发和血清学诊断方法的确立过程中非常有吸引力的靶标。该项研究利用基因重组技术,将SARS-CoVM蛋白编码基因通过裂殖酵母附加型载体在裂殖酵母TCP1中表达,构建了胞内表达SARS-CoVM蛋白的基因工程菌。
首先设计特异性的引物利用RT-PCR技术,以SARS-CoV总RNA为模板体外扩增出SARS-CoVM蛋白编码基因。然后就将扩增得到的目的片段连接pMD18-T载体进行测序。将测序结果进行序列分析,与GeneBank中的SARS-CoVM序列进行比较,发现此编码基因的序列与SARS-CoV很多菌株的M基因几乎是100%同源。设计带有Kozak序列的引物对验证测序正确的pMD18-T-M进行扩增得到目的基因,选择带有标记的表达载体,将目的基因TOPO克隆进表达载体的克隆位点,使其融合于载体中的V5多肽和6×His多肽的上游,可利用它们进行产物的分离、纯化和检测。经过PCR鉴定后,构建得到重组酵母表达载体。将重组表达载体pNMT1-M用电转化法转化裂殖酵母TCP1,重组载体含有ars1,因而能在酵母中自主复制。在含有硫胺素的亮氨酸营养缺陷型平板EMM上筛选重组转化子,通过菌落PCR法进行初步鉴定。然后将初步筛选出来的重组子提取酵母质粒并通过PCR的方法进行鉴定。最终筛选得到含有重组质粒pNMT1-M的酵母转化子。
对重组酵母进行特性研究,发现重组酵母的质粒稳定性很高;根据宿主菌和重组菌在不同生长时期培养液中的细胞密度(OD值)绘制它们的生长曲线图,分析两者生长规律,结果表明两者并无太大差别。说明外源基因的导入对宿主酵母的生长无明显干扰。将重组菌液体摇瓶培养并去硫胺诱导表达外源蛋白,经诱导16h左右后离心收集菌体,玻珠法破壁提取蛋白后进行SDS-PAGE分析,再通过Westernblot进一步鉴定,结果确定了重组菌培养液能够表达SARS-CoVM蛋白。
该项研究建立的裂殖酵母表达系统能够有效的表达下游标记V5和6×His多肽的重组SARS-CoVM蛋白,为SARS疫苗研究提供了实验基础。