【摘 要】
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菌影(Bacterial ghosts,BGs)是指由革兰氏阴性菌严密可控表达噬菌体ΦX174裂解基因E形成的细菌空壳。由于不含核酸、蛋白质等细胞内含物且保留了天然的细菌胞外结构,菌影在生物医学研究和动物保护领域具有重要的应用前景。一方面,菌影可以作为传统的疫苗,有效刺激机体产生黏膜免疫、体液免疫以及细胞免疫应答;另一方面,菌影强大的装载能力是药物、质粒及抗原等大分子物质的递呈载体。然而,宿主菌较
【基金项目】
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广东省自然科学基金项目(2019A1515011251)
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菌影(Bacterial ghosts,BGs)是指由革兰氏阴性菌严密可控表达噬菌体ΦX174裂解基因E形成的细菌空壳。由于不含核酸、蛋白质等细胞内含物且保留了天然的细菌胞外结构,菌影在生物医学研究和动物保护领域具有重要的应用前景。一方面,菌影可以作为传统的疫苗,有效刺激机体产生黏膜免疫、体液免疫以及细胞免疫应答;另一方面,菌影强大的装载能力是药物、质粒及抗原等大分子物质的递呈载体。然而,宿主菌较低的裂解效率和菌影较低的产量严重地限制了菌影的广泛应用。研究表明,细菌裂解的发生与细菌的生长时期有关,细菌裂解的起始浓度被限制于OD600值0.2-0.6,从而导致菌影的产能低下。为解决这些关键问题,本研究以Escherichia coli(E.coli)BL21(DE3)为主要研究对象,引入了野生型裂解基因E(EW)和突变型裂解基因E/R89Q(EM)。结果表明,与裂解蛋白EW相比,裂解蛋白EM介导的细菌裂解效率显著提高。本研究中引入表达T7溶菌酶的pLysS质粒,作为T7 RNA聚合酶抑制剂的T7溶菌酶能够有效调控T7 RNA聚合酶的表达水平,从而通过调控裂解蛋白EM的高效表达提高宿主菌的裂解效率。实验表明,细菌裂解的初始浓度显著提高,OD600值达到2.0,溶菌效率提高至将近100%。通过细菌免疫荧光和Western Blot免疫印迹检测发现,在pLysS质粒存在情况下,裂解蛋白EM表达量显著提高,表明调控裂解基因EM的表达,能够实现菌影的大规模制备。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察到结构完整且含有裂解孔道的高质量空壳菌影。肠炎沙门氏菌(Salmonella enterica,S.Enterica,SE)是一种革兰氏阴性致病菌,常引起人畜腹泻和全身感染。本研究应用简化的λRed同源重组技术构建肠炎沙门氏菌ATCC 9120Δlon::T7 RNA polymerase(T7 RNAP)工程菌株。同时,引入本研究高效的裂解系统至SE工程菌中。溶菌动力学实验发现,细菌裂解的初始OD600值高达2.5,并通过SEM和TEM观察到高质量的SE菌影。大肠杆菌Nissle 1917(E.coli Nissle 1917,Ec N)是一种革兰氏阴性益生菌,常作为益生菌药物用于治疗肠道的慢性炎症和感染。本研究应用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建Ec NΔtna A::T7 RNAP工程菌株。同时,引入本研究中高效的裂解系统至Ec N工程菌中。溶菌动力学实验发现,噬菌体ΦX174的裂解蛋白EM在Ec N工程菌中具有一定的裂解效果。综上,本研究构建了一种菌影高效制备体系,引入pLysS质粒和噬菌体ΦX174裂解蛋白E共表达,实现了E.coli BL21(DE3)和SE菌影高效制备,为大量生产高质量的菌影提供了一种新方法。
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